用于在网络上传输并发数据流的系统技术方案

在网络上传输并发数据流的系统，其包括含有数据流中数据的存储器(MEM)；多个被分别分配给数据流的队列(10)，被组织为接收数据作为原子传输单元；流调节器(REGL)，被配置为按顺序查询队列，并且在被查询的队列含有完整传输单元的情况下以网络标称流速率在网络上发送该单元；定序器(SEQ)，被配置为按照循环方式查询队列，并在被查询队列填充水平低于通用于所有队列的阈值(σ)时启用数据请求信号(SELi)，所述阈值大于最大传输单元的尺寸；和直接存储器访问电路(DMA)，被配置为接收数据请求信号并通过以系统标称速度从存储器传输数据至相应队列直至达到共同阈值作为对所述数据请求信号的响应。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在网络上传输并发数据流的系统
本专利技术涉及芯片上的网络，具体涉及负责在网络中传输数据流的路由器级调度系 统。
技术介绍
有许多流量调度算法试图提高网络带宽利用和服务质量。在通信网络的 情况下，由 Cruz ( A Calculus for Network Delay，Part I:Network Elements in Isolation and part II:Network Analysis,RL Cruz, IEEE Transactions on Information Theory, vol. 37, No. 1Januaryl991)和 Stiliadis( Latency-Rate Servers:A General Model for Analysis of Traffic Scheduling Algorithms，Dimitrios Stiliadis 等 人，IEEE/ACM TRANSACTIONS ON NETWORKING, VOL 6, NO. 51998 年 10 月）开始的工作建立了 涉及服务速率的概念、最差情况下共享通信信道时延以及网络单元中存储资源利用率的理 论。 该理论起到了不同流量管理系统的基础的作用。路由器级最常使用的方法是由 Andrew Tannenbaum 在《计算机网络（第四版）》（Computer Networks (4th Edition) ） 法语版第441页描述的加权公平排队算法（weighted fair queuing method)。Andrew Tannenbaum在《计算机网络（第四版）》（Computer Networks (4th Edition) ）法语版第 434页描述了使用漏桶机制注入（inject)流量的备选方案，其更适合于芯片上的网络。 在每种情况下，这都会将网络链路上的平均流p i分配给会话Si。 每个数据传输会话Si (i = 1，2, ... η)均被分配缓冲区或队列以实例信道、连接或 流。这些队列的内容以标称链接速度r在网络链路L上按顺序传输。 流调节器操作每个队列以限制相应会话Si的平均速率使其值PiSr。该速率Pi 通常被选择以使其和小于或等于r。 为在整体上理解该操作，可以想象并行进入网络的队列中的内容分别以速率P i 被清空。事实上，队列被按顺序查询，而流管理通过以较低的频次对与较低比特率相关的队 列执行查询，以谋求在多个查询周期中达到平均化的效果。 在这些条件下，Stiliadis等人证明了对于特定类型的调度算法，读取队列中包的 第一词与在链路L上发送包中最后一词之间的时延是有界的。在加权公平队列（WFQ)的情 况下，该时延的边界为S Pi/p i+Sp^/r，其中SPi为会话i中最大包的尺寸，而Spmax为运行 中的会话中最大包的尺寸。 该时延成分不受队列的尺寸的影响。目前众所周知的是，在共享链路上使用多重 队列来作为多重流信道的系统中，队列的尺寸会在队列中写入数据至读取同一数据以在网 络中传输之间引入另一个时延成分。
技术实现思路
多数据流传输系统有降低从队列中数据到达至该数据通过网络被发送之间总时 延的需求。 toon] 该需求有可能被一种在网络上传输并发数据流的系统所解决，该系统包括存储 器，其含有数据流中的数据；多个队列，其被分别分配给数据流，并被组织起来接收数据作 为原子传输单元（或不可分割的传输单元，atomic transmission units);流调节器，被配 置为按顺序查询队列，并且如果被查询的队列中包含完整的传输单元，就在网络上以该网 络的标称流速率传送该单元；定序器，被配置用于以循环的方式查询队列并且当被查询的 队列填充水平低于所有队列共同阈值时启用数据请求信号，所述阈值大于最大的传输单元 的尺寸；和直接存储器访问电路，被配置为接收数据请求信号并且以系统的标称速率从存 储器传输数据至相应的队列直至到达共同阈值来对其进行响应。 该需求还可以被一种在网络上传输并发数据流的系统所解决，该系统包括存储 器，其包含数据流中的数据；多个队列，被分别分配给数据流，并被组织为接收数据作为原 子传输单元；流调节器，其被配置为按顺序查询队列，并且如果被查询的队列中包含完整的 传输单元，就在网络上以该网络的标称流速率传送该单元；队列管理电路，其被配置以系统 标称速率使用存储器中的数据单独填充每个队列，直至到达所有队列共同阈值；配置电路， 其被配置为提供队列共同阈值；和处理器，其被编程为生成数据流并控制数据流分配至队 列，并且其与配置电路相连接以按照被传输的流中最大的传输单元动态地调整阈值。 共同阈值可以小于最大传输单元尺寸的两倍。 该系统可能包括网络界面，其包括队列、流调节器和定序器；处理器，其被编程为 生成数据流、管理队列至流的分配，并且确定流的平均速率；系统总线，其将处理器、存储器 和直接存储器访问电路相互连接；和根据可被处理器编程的两个寄存器的内容计算共同阈 值的电路，其中一个寄存器包含最大传输单元的尺寸，而另一个包含1到2之间的倍增因 子。 流调节器可被配置为通过在连续窗口中限制通过网络传输的传输单元数目来调 整流平均速率。 【附图说明】 如下仅为示例性目的而提供的本专利技术专用实施例的描述以及附图中的描绘更清 楚的给出了本专利技术的其它优点和特性，其中： 图1概要展示了在共享网络链路上传输多个并发流的系统，其可以通过应用上述 教导的传统方式完成； 图2为示出了图1系统工作的图表； 图3概要展示了优化后的在一个或多个共享网络链路上传输多个并发流系统的 实施例； 图4为示出了图3系统工作的图表； 图5为示出了图3系统中队列填充水平变化的图表； 图6示出了系统平均带宽利用效率随着队列的实际尺寸的变化而变化；并且 图7展示了包括动态调整全队列阈值的传输系统的实施例。 【具体实施方式】 图1概要展示了诸如直接按照介绍中提过的Cruz, Stiliadis和Tannenbaum的教 导应用完成的在共享网络链路L上传输多个并发流的系统的示例。 该系统包括被系统总线B相互连接的处理器CPU,存储器MEM，和直接存储器访问 电路DMA。连接网络界面NI以通过网络链路L发送由DMA电路提供的数据。该网络界面包 括被安排为执行如加权公平队列（WFQ)的若干队列10。队列的填充由仲裁电路ARB进行管 理，同时网络链路L中队列的排空由流管理电路REGL进行管理。 DMA电路被配置为当数据已准备发出时发送请求信号REQ至网络界面NI。优选 地，DMA电路和传输时储存数据的高速缓存一同提供，这样该系统总线就可被释放。网络界 面中的仲裁电路的设计目的在于处理请求信号并向DMA电路返回确认信号ACK。 虽然在任意大小的突发脉冲中，数据由存储器至DMA电路并到达队列10的传输可 以以系统总线的宽度字完成，但从队列10到网络链路L的传输应当与网络类型兼容。从网 络的角度出发，在队列中的数据被组织为传输单元，如同ATM网络中的信元，IP网络和 常用于片上网络中的包，或以太网中的帧。因本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在网络上传输并发数据流的系统，包括：存储器(MEM)，包含数据流中的数据；多个队列(10)，被分别分配给数据流，并被组织为接收数据作为原子传输单元；流调节器(REGL)，被配置为顺序查询队列并且在被查询的队列含有完整的传输单元的情况下，在网络上以网络标称流速率发送该单元；定序器(SEQ)，被配置为按照循环方式查询队列，并在被查询队列填充水平低于所有队列的共同阈值(σ)时启用数据请求信号(SELi)，所述阈值大于最大传输单元的尺寸；和直接存储器访问电路(DMA)，被配置为接收数据请求信号并通过以系统标称速度从存储器传输数据至相应队列直至达到共同阈值来对所述数据请求信号进行响应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.19 FR 11618721. 一种用于在网络上传输并发数据流的系统，包括： 存储器（MEM)，包含数据流中的数据； 多个队列（10)，被分别分配给数据流，并被组织为接收数据作为原子传输单元； 流调节器（REGL)，被配置为顺序查询队列并且在被查询的队列含有完整的传输单元的 情况下，在网络上以网络标称流速率发送该单元； 定序器（SEQ)，被配置为按照循环方式查询队列，并在被查询队列填充水平低于所有队 列的共同阈值（σ)时启用数据请求信号（SELi)，所述阈值大于最大传输单元的尺寸；和 直接存储器访问电路（DMA)，被配置为接收数据请求信号并通过以系统标称速度从存 储器传输数据至相应队列直至达到共同阈值来对所述数据请求信号进行响应。...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·杜兰德，A·布兰佩，
申请(专利权)人：卡尔雷公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR