基于运行时间自适应动态内部优先级值策略的队列释放和优化的设备和方法技术

本发明专利技术涉及控制网络中的队列释放。具体是，本发明专利技术提出了一种控制器，用于：获取网络节点的多个队列中的每个队列的状态；基于所述队列的所述状态，确定一个或多个队列的利用率是否超过一个或多个阈值；如果超过一个或多个阈值，则为所述多个队列中的一个或多个队列生成一个或多个新的优先级条目；将所述一个或多个新的优先级条目提供给所述网络节点的所述一个或多个队列。此外，本发明专利技术提出了一种网络节点，所述网络节点用于将多个队列中的每个队列的状态提供给控制器，并从所述控制器获取所述多个队列中的一个或多个队列的一个或多个新的优先级条目。的优先级条目。的优先级条目。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于运行时间自适应动态内部优先级值策略的队列释放和优化的设备和方法


[0001]本专利技术涉及通信网络，尤其涉及调度帧的切换。为了克服典型的瞬时网络过载条件，本专利技术提出了一种控制器、改进的网络节点和相应的方法，以基于网络队列的状态实现自适应动态的内部优先级值(internal priority value，IPV)(每帧)。

技术介绍

[0002]网络交换机、路由器和网关中的一个关键问题可能是缓冲(或暂时存储)从入端口流向出端口的网络帧所需的内部队列/先进先出(first
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in first
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out，FIFO)存储器的过载。
[0003]图1和图2都示出了一组队列的示例，这些队列可以在时间敏感网络(time
‑
sensitive networking，TSN)标准802.1Qbv的帧调度阶段找到。TSN是一组标准定义的机制，用于在确定性以太网络上进行时间敏感的数据传输。IEEE 802.1Qbv时间感知调度器(time
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aware scheduler，TAS)旨在将以太网络上的通信分离为固定长度和重复时间周期。根据802.1Qbv，要传递的帧可以分配给两种或两种以上类型的流量类别(优先级)中的一种。如图1或图2所示，流量类别可以包括#0到#7的流量类别。帧以与门控列表(gate control list，GCL)中定义的流量类别相对应的周期传递，数据被分配到所述帧。值得注意的是，GCL中所示的“o”指示与特定流量类别相对应的传输门打开，GCL中所示的“C”指示与特定流量类别相对应的传输门关闭。
[0004]特别是在网络过载和流量突发时刻，重要的是，网络节点(例如交换机/路由器/网关)通过缓冲/存储内部队列中的帧来承受此类流量峰值，以避免由于容量不足而导致的意外帧丢失，这将降低网络的服务质量(quality of service，QoS)。
[0005]目前在网络节点中合成的大多数现有解决方案都实现了固定深度的队列和每个队列的队列管理算法。然而，给定具有N个入端口和M个出端口的网关，在一个特定时间点，可能会出现这样的情况：其中一些端口的活动性较低(即相当空)，而其它端口的应力过大(即几乎满)。在这种情况下，低活动性端口的队列可能未被使用，而其它端口的队列则会被折叠。这可能会导致不必要的帧丢失。

技术实现思路

[0006]鉴于上述缺陷，本专利技术的实施例旨在介绍克服典型的瞬时网络过载条件的设备和方法。具体是，目标是避免帧丢弃，尤其避免高优先级数据包的丢弃，从而提高关键网络场景下的QoS。一个目标还是优化专用于队列的存储器总量的使用。
[0007]这些和其它目标通过所附独立权利要求中提供的实施例实现。实施例的有利实现方式在从属权利要求中进一步定义。
[0008]本专利技术的第一方面提供了一种控制器，用于：获取网络节点的多个队列中的每个队列的状态，其中队列的所述状态指示所述队列的利用率，其中每个队列与优先级条目相
关联；基于所述队列的所述状态，确定一个或多个队列的所述利用率是否超过一个或多个阈值，其中一个阈值与所述多个队列中的每个队列相关联；如果超过一个或多个阈值，则为所述多个队列中的一个或多个队列生成一个或多个新的优先级条目；将所述一个或多个新的优先级条目提供给所述网络节点的所述一个或多个队列。
[0009]因此，本专利技术的实施例提出了一种基于网络队列状态控制队列的IPV的控制器。控制器可以直接在硬件(如微控制器或片上系统(system
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on
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chip，SoC)设备的协处理器或外围设备，作为网络节点等的一部分)和/或在软件(作为在所述微控制器的中央处理器(central processing unit，CPU)上运行的可执行代码或作为网络节点等的一部分的SoC)中实现。
[0010]本专利技术依赖于每个队列的状态。具体是，当队列达到定义的阈值(即，暗示该队列已满或几乎满)时，此类信息可以被发送到控制器，以便修改IPV条目，从而修改新传入帧的流量类别/队列。因此，IPV条目可以在运行时间修改，具体取决于流量需求。可以实现基于网络队列状态的自适应动态IPV(每帧)。
[0011]在第一方面的实现方式中，一个或多个阈值包括指示队列的几乎满状态的第一阈值。
[0012]具体是，自适应动态IPV的机制可以基于称为队列几乎满警报(queue nearly full alert，QNFA)的标志或事件触发。这可以使用在本实现方式中定义的第一阈值来实现。值得注意的是，可能不使用队列满警报(queue full alert，QFA)，因为不希望等待直到队列已满，否则这可能导致在应用该机制之前的数据包(帧)丢失。
[0013]在第一方面的实现方式中，队列的状态指示队列中的帧数。
[0014]在第一方面的实现方式中，一个或多个阈值是可配置的。
[0015]值得注意的是，一个或多个阈值可以例如基于特定要求配置。
[0016]在第一方面的实现方式中，所述控制器还用于：如果所述队列中的帧数超过所述第一阈值，则确定一个或多个队列的所述利用率超过所述一个或多个阈值；从所述多个队列中确定一个或多个第一队列，其中对于所述一个或多个第一队列中的每一个，所述帧数超过所述第一阈值。
[0017]可选地，每个第一队列可以是优先级较高的队列。如果高优先级队列检测到QNFA事件，则所述队列可能会请求更多的缓冲区。
[0018]在第一方面的实现方式中，所述控制器还用于：基于一个或多个第二队列的一个或多个默认优先级条目，从所述多个队列中确定所述一个或多个第二队列，其中所述一个或多个第二队列中的每个第二队列的默认优先级条目低于所述一个或多个第一队列中的一个第一队列的相应默认优先级条目。
[0019]因此，控制器将搜索优先级较低的一个或多个队列。这样的低优先级队列可能需要将其缓冲区提供给高优先级队列。
[0020]在第一方面的实现方式中，所述一个或多个阈值包括指示队列的几乎空状态的第二阈值，和/或指示队列的空状态的第三阈值。
[0021]所述一个或多个阈值可以设计成能够触发队列几乎空警报(queue nearly empty alert，QNEA)事件和/或队列空警报(queue empty alert，QEA)事件。
[0022]在第一方面的实现方式中，所述控制器还用于：基于所述一个或多个第二队列的
所述一个或多个默认优先级条目、所述一个或多个第二队列中的每个第二队列的状态和所述第二阈值或所述第三阈值，从所述多个队列中确定所述一个或多个第二队列，其中每个第二队列中的帧数不超过所述第二阈值或所述第三阈值。
[0023]例如，如果优先级较低的队列的状态显示此队列为空或几乎为空，则这可能意味着此队列可能要放弃缓冲区中的空闲空间(例如，所述空闲空间可以被提供给几乎满的高优先级队列)。
[0024]在第一方面的实现方式中，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种控制器(400)，其特征在于，所述控制器用于：获取网络节点(410)的多个队列中的每个队列的状态(401)，其中队列的所述状态(401)指示所述队列的利用率，并且每个队列与优先级条目相关联；基于所述队列的所述状态(401)确定一个或多个队列的所述利用率是否超过一个或多个阈值，其中一个阈值与所述多个队列中的每个队列相关联；如果超过一个或多个阈值，则为所述多个队列中的一个或多个队列生成一个或多个新的优先级条目(402)；将所述一个或多个新的优先级条目(402)提供给所述网络节点(410)的所述一个或多个队列。2.根据权利要求1所述的控制器(400)，其特征在于，所述一个或多个阈值包括指示队列的几乎满状态的第一阈值。3.根据权利要求1或2所述的控制器(400)，其特征在于，所述队列的所述状态(401)指示所述队列中的帧数。4.根据权利要求1至3中任一项所述的控制器(400)，其特征在于，所述一个或多个阈值是可配置的。5.根据权利要求1和2所述的控制器(400)，其特征在于，所述控制器用于：如果所述队列中的帧数超过所述第一阈值，则确定一个或多个队列的所述利用率超过所述一个或多个阈值；从所述多个队列中确定一个或多个第一队列，其中对于所述一个或多个第一队列中的每一个，所述帧数超过所述第一阈值。6.根据权利要求5所述的控制器(400)，其特征在于，所述控制器用于：基于一个或多个第二队列的一个或多个默认优先级条目，从所述多个队列中确定所述一个或多个第二队列，其中所述一个或多个第二队列中的每个第二队列的默认优先级条目低于所述一个或多个第一队列中的一个第一队列的相应默认优先级条目。7.根据权利要求1至6中任一项所述的控制器(400)，其特征在于，所述一个或多个阈值包括指示队列的几乎空状态的第二阈值，和/或指示队列的空状态的第三阈值。8.根据权利要求6和7所述的控制器(400)，其特征在于，所述控制器用于：基于所述一个或多个第二队列的所述一个或多个默认优先级条目、所述一个或多个第二队列中的每个第二队列的状态和所述第二阈值或所述第三阈值，从所述多个队列中确定所述一个或多个第二队列，其中每个第二队列中的帧数不超过所述第二阈值或所述第三阈值。9.根据权利要求6或8所述的控制器(400)，其特征在于，所述控制器用于：为所述一个或多个第一队列生成一个或多个新的优先级条目(402)，其中所述一个或多个第一队列的生成的一个或多个优先级条目中的每一个等于所述一个或多个第二队列中的一个的相应默认优先级条目。10.根据权利要求9所述的控制器(400)，其特征在于，所述生成的一个或多个新的优先级条目(402)指示所述网络节点(410)将一个或多个到达帧从所述一个或多个第一队列重新定...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾哈迈德，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：