一种基于分簇设计的Qos实现方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于分簇设计的Qos实现方法，涉及网络交换芯片的拥塞管理领域，该方法包括生成多个簇层，每个簇层包括多个有序的簇，上一簇层中的每一簇作为节点，映射其下一簇层中多个不同的连续的簇。将现有Qos/Hqos结构框架中待调度的一层队列，按照多个队列对应一个簇的方式，分配至底层的簇层，对应待调度的队列是否有资质、优先级别，修改簇是否有资质、优先级别。根据优先级别对队列进行调度：从底层至顶层，对同一节点对应的多个簇做动态加权循环法DWRR/循环法RR调度，对同一节点对应的不同优先级别的簇做严格优先级SP调度。本基于分簇设计的Qos实现方法，避免了复杂的调度链表管理，能够更精细的控制数据流，网络服务质量更高。

A QoS implementation method and system based on cluster design

【技术实现步骤摘要】
一种基于分簇设计的Qos实现方法及系统
本专利技术涉及网络交换芯片的拥塞管理领域，具体涉及一种基于分簇设计的Qos实现方法。
技术介绍
随着网络与用户需求、应用类型与容量不断变化，对交换网络提出了更高需求，于是Qos(QualityofService，服务质量)应该需求而生。交换网络中主要采用差分服务的Qos模型。Qos模型主要包括以下几个组件：流分类和标记、流量监管和整形、拥塞管理和拥塞避免。数据进入网络，根据配置好的Qos机制，将网络中的数据分成不同的数据流，设置为不同的优先级，此过程称之为流分类和标记；数据转发过程中，对不同标签的数据流进行流量管理，各种业务流量限制在特定带宽，当业务流量超过额定带宽时，不合资质的流量将被丢弃或缓存，将不合资质的流量丢弃的技术称之为流量监管，将不合资质的流量缓存的技术称之为流量整形；当网络发生拥塞时，将报文放入队列中缓存，并采用某些调度算法安排报文的转发次序称之为拥塞管理；当队列缓存拥塞加剧，采取主动丢弃报文的策略，称之为拥塞避免。整个Qos的处理流程如图1所示。传统的Qos基于端口对业务进行流量整形和调度，仅仅区分了业务，对于同一个优先级的业务进同一个端口队列，彼此竞争同一个队列资源。因此传统Qos无法对端口上多个用户的多个流量进行区分。于是基于Qos，人们提出了Hqos(HierarchicalQualityofService，分层QoS)：Hqos基于多级队列实现层次调度，不仅区分了业务，也区分了用户，提供了精细化的网络服务质量。Qos和Hqos的队列模型如图2所示，其中第一层队列基于业务，中间层队列基于用户，第L层队列基于端口层(L大于等于2)；每层队列中队列总数由用户数和业务种类决定，端口层队列总数为芯片出端口数。虽然无论是两层队列模型还是多层队列模型，都涉及到下一层多个队列映射到上层单个队列，进行流量整形和调度；原则上，上层队列映射到下层队列的数目不做限制，最多可以等于所有上层队列数。传统的调度实现方法根据构建不同的调度链表来实现，为了避免复杂的链表管理、降低芯片面积和功耗，通常采用SP、DWRR/RR和SP+DWRR/RR的调度方式，其中SP调度队列数目固定，各优先级最多有一个SP队列；DWRR/RR队列数目不限，共用一个优先级；SP队列和DWRR/RR队列之间具有绝对优先级。但是以上模型是同一层队列间调度模型比较固定，链表的维护比较复杂，对不同数据流控制不够精细，网络服务质量有限。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于分簇设计的Qos实现方法，能够更精细的控制数据流，网络服务质量更高。为达到以上目的，本专利技术实施例采取的技术方案是：一种基于分簇设计的Qos实现方法，其特征在于，其包括以下步骤：生成多个簇层，每个簇层包括多个有序的簇，上一簇层中的每一簇作为节点，映射其下一簇层中多个不同的连续的簇；将待调度的多个队列，按照相同调度序列的队列对应一个簇的方式，对应至底层的簇层；在每一个簇，根据调度优先级别对其对应的队列调度，并上报至该簇对应上一层簇层的节点；按照从底层至顶层的顺序，进行队列调度直至顶层的簇层的簇调度完毕。在上述技术方案的基础上，所述簇层层级以及簇的使用个数确定方式包括：获取待调度队列个数以及整形后的队列个数；获取每一层簇层中单个簇映射下层簇层的个数，根据整形后的队列个数从所述簇层的顶层开始，向下反推下一层级需要使用的簇的个数，直至所有队列均能够被簇层容纳。在上述技术方案的基础上，所述将待调度的一层队列，按照多个队列对应一个簇的方式，分配至底层的簇层，包括以下步骤：存储每一个簇层簇层调度信息，所述簇层调度信息包括候选调度节点、候选节点的优先级别、候选节点的调度方式以及调度方式中的状态，所述调度方式包括DWRR/RR调度和SP调度。在上述技术方案的基础上，所述将待调度的多个队列，按照相同调度序列的队列对应一个簇的方式，对应至底层的簇层，还包括以下步骤：根据队列的资质，确认本次要进行调度的队列，以及该队列对应的簇；根据服务质量/分层服务资料Qos/Hqos中的流量整形，判断参与调度的队列的资质调度，对所述队列进行筛选，得到有效待调度队列；获取有效待调度队列的优先级、簇调度信息和簇层调度信息，修改最低层簇层的簇的优先级别和调度信息。在上述技术方案的基础上，所述从底层至顶层，对同一节点对应的多个簇做调度，直至顶层的簇层的簇调度完毕，包括以下步骤：获取当前待调度簇层中最低层的簇的优先级，对该簇层中的同一节点对应的多个同一优先级别的簇做动态加权循环法DWRR/循环法RR调度，对同一节点对应的不同优先级别的簇做严格优先级SP调度，得到该层簇的调度仲裁结果，完成该层的调度；将所述调度仲裁结果对应到各个簇映射的上层的簇，再反复执行上述步骤，逐层完成调度，直至所有簇层调度完毕，得到最终调度的队列。本专利技术实施例还提供一种基于分簇设计的Qos实现系统其包括：簇层生成模块，用于生成多个簇层，每个簇层包括多个有序的簇，上一簇层中的每一簇作为节点，映射其下一层簇层中多个不同的连续的簇；队列分配模块，将待调度的多个队列，按照相同调度序列的队列对应一个簇的方式，对应至底层的簇层；；调度模块，在每一个簇，根据调度优先级别对其对应的队列调度，并上报至该簇对应上一层簇层的节点；按照从底层至顶层的顺序，进行队列调度直至顶层的簇层的簇调度完毕。在上述技术方案的基础上，其包括：多个第一类状态寄存器，一个所述第一类状态寄存器对应并存储一个节点的信息，所述节点的信息包括所述节点的优先级别、是否有资质、调度方式以及调度方式中的状态，所述调度方式包括DWRR/RR调度和SP调度。在上述技术方案的基础上，其还包括：多个第二类状态寄存器，除了最低层簇层，每个所述第二类状态寄存器对应并存储一个簇层的簇层调度信息，所述调度信息包括候选调度节点、候选节点的优先级别、候选节点的调度方式以及调度方式中的状态，所述调度方式包括DWRR/RR调度和SP调度。在上述技术方案的基础上，所述队列分配模块包括：队列确认子模块，用于根据队列的资质确认本次需要进行调度的队列，以及该队列对应的簇；整形子模块，用于根据服务质量/分层服务资料Qos/Hqos中的流量整形，判断参与调度的队列是否有资质调度，对所述队列进行筛选，得到有效待调度队列；优先级修改子模块，用于获取有效待调度队列的优先级、节点的信息和簇层调度信息，修改最低层簇层的簇的优先级别和调度信息。在上述技术方案的基础上，所述调度模块包括：单层调度子模块，用于获取当前待调度簇层中最低层的簇的优先级，对该簇层中的同一节点对应的多个同一优先级别的簇做动态加权循环法DWRR/循环法RR调度，对同一节点对应的不同优先级别的簇做严格优先级SP调度，得到该层簇调度仲裁结果，完成该层的调度；调用子模块，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分簇设计的Qos实现方法，其特征在于，其包括以下步骤：/n生成多个簇层，每个簇层包括多个有序的簇，上一簇层中的每一簇作为节点，映射其下一簇层中多个不同的连续的簇；/n将待调度的多个队列，按照相同调度序列的队列对应一个簇的方式，对应至底层的簇层；/n在每一个簇，根据调度优先级别对其对应的队列调度，并上报至该簇对应上一层簇层的节点；/n按照从底层至顶层的顺序，进行队列调度直至顶层的簇层的簇调度完毕。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于分簇设计的Qos实现方法，其特征在于，其包括以下步骤：
生成多个簇层，每个簇层包括多个有序的簇，上一簇层中的每一簇作为节点，映射其下一簇层中多个不同的连续的簇；
将待调度的多个队列，按照相同调度序列的队列对应一个簇的方式，对应至底层的簇层；
在每一个簇，根据调度优先级别对其对应的队列调度，并上报至该簇对应上一层簇层的节点；
按照从底层至顶层的顺序，进行队列调度直至顶层的簇层的簇调度完毕。


2.如权利要求1所述的一种分簇涉及的拥塞管理方法，其特征在于，所述簇层层级以及簇的使用个数确定方式包括：
获取待调度队列个数以及整形后的队列个数；
获取每一层簇层中单个簇映射下层簇层的个数，根据整形后的队列个数从所述簇层的顶层开始，向下反推下一层级需要使用的簇的个数，直至所有队列均能够被簇层容纳。


3.如权利要求1所述的一种分簇设计的拥塞管理方法，其特征在于，所述将待调度的一层队列，按照多个队列对应一个簇的方式，分配至底层的簇层，包括以下步骤：
根据待调度的队列的资质、优先级别，修改簇的资质、优先级别，所述资质为Qos/Hqos结构框架的流量整形的依据；
根据簇所对应的队列，存储簇的簇调度信息，所述簇调度信息包括资质、优先级别、簇的调度方式以及调度方式中的状态，所述调度方式包括DWRR/RR调度和SP调度。


4.如权利要求3所述的一种分簇设计的拥塞管理方法，其特征在于，所述将待调度的多个队列，按照相同调度序列的队列对应一个簇的方式，对应至底层的簇层，还包括以下步骤：
存储每一个簇层簇层调度信息，所述簇层调度信息包括候选调度节点、候选节点的优先级别、候选节点的调度方式以及调度方式中的状态，所述调度方式包括DWRR/RR调度和SP调度；
所述将待调度的一层队列，按照多个队列对应一个簇的方式，分配至底层的簇层，包括以下步骤：
根据队列的资质，确认本次要进行调度的队列，以及该队列对应的簇；
根据服务质量/分层服务资料Qos/Hqos中的流量整形，判断参与调度的队列的资质调度，对所述队列进行筛选，得到有效待调度队列；
获取有效待调度队列的优先级、簇调度信息和簇层调度信息，修改最低层簇层的簇的优先级别和调度信息。


5.一种基于分簇设计的Qos实现系统，其特征在于，其包括：
簇层生成模块，用于生成多个簇层，每个簇层包括多个有序的簇，上一簇层中的每一簇作为节点，映射其下一层簇层中多个不同的连...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红军，匡可，
申请(专利权)人：烽火通信科技股份有限公司，武汉飞思灵微电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42