CN102763383B - 路由环境中的基于源的队列选择机制 - Google Patents

Abstract

本发明针对用于在分组路由器中为基于源的排队选择队列的方法和系统，从而只要求每目的地路由一个流。本发明在每个分组被处理时存储针对该分组的源接口信息。本发明适用于分组路由器，包括IP路由器、以太网路由器和标签交换路由器（LSR）。

Description

路由环境中的基于源的队列选择机制

技术领域

本发明涉及分组交换通信网络，尤其涉及接入路由器中的排队技术。

背景技术

在基于网络处理器的互联网协议（IP）路由器中，通常按目的地接口来执行流量管理的排队功能。当路由器中要求基于源排队时，比如当在用户边缘设备处使用路由器且端口连接到接入侧时，已知的解决方案为了将队列与源接口相关联，按源接口并按目的地路由来定义流。流是具有相同流量管理特性的数据流，所述流量管理特性可以是，比如目的地IP路由（例如，2.2.2.2/24，表示一组IP地址，该组IP地址具有共同的前24位）、或特定目的地IP地址（例如，1.1.1.1）、或VPLS（虚拟私有LAN服务，RFC2547）中的目的地MAC地址、或LSR（标签交换路由器，RFC3032）中的MPLS标签。

另一种已知的替换实施方式是在基于源的排队之后执行路由数据路径查找（lookup）。两种方法都要求按源并按目的地的流。因为需要针对每个目的地都创建按照源的流，所以按源来执行排队功能典型地需要大量的资源，导致存储器中存在较大的上下文（context）表，并因此消耗大量的存储器，这不管是从存储器成本的角度还是从由使用的存储器资源耗尽导致的性能降低的角度来看，都是代价很高的。

图1示出了任意的现有技术中对基于源的排队的实施。在图1中，端口101、103可被配置具有进入接口105、107、109。来自每个进入接口的IP分组都被指向单独的流。例如，来自进入接口105、107、109的IP分组111、113、115分别被指向流117、119、121。对于基于源的排队来讲，源自进入接口105的IP分组123、125、127、129被转发到队列集合131。队列集合131中的队列133、135、137每个都被配置用于处理具有不同优先级的流量。队列是根据通过交换结构139的下行流带宽来被处理的。

因此，用于在保持路由和排队性能的同时最小化存储器使用的手段一直是让人高度期待的。

发明内容

在一种实施方式中，本发明提供了一种用于在分组路由器中选择队列的方法。该方法包括下列步骤：从进入接口接收数据分组；存储与所述流中的所述数据分组相关联的所述进入接口的标识符；根据所述数据分组的目的地地址将所述数据分组指向流；根据所存储的标识符将所述数据分组从所述流转发到与所述进入接口相关联的队列集合。

其他的实施方式还包括以下步骤：根据所述数据分组的优先级将所述数据分组指派到所述队列集合中的队列，其中所述队列对应于所述优先级。

在其他实施方式中，存储所述标识符的步骤包括：在分配给所述流中的所述数据分组的内部寄存器中存储所述标识符。

在其他实施方式中，存储所述标识符的步骤包括：在分配给所述流中的所述数据分组的外部存储器中存储所述标识符。

在其他实施方式中，存储所述标识符的步骤包括：在封装报头中将所述标识符附加到所述数据分组前。

在其他实施方式中，通过所述数据分组中的服务质量（QoS）参数来定义所述优先级。

在其他实施方式中，通过所述数据分组中的转发类（class）参数来定义所述优先级。

在其他实施方式中，当所述分组存在于所述流中时，所述内部寄存器被分配到所述流。

在其他实施方式中，所述目的地地址包括一系列的目的地地址。

在其他实施方式中，所述分组路由器包括IP路由器，并且所述数据分组包括互联网协议（IP）分组。

在其他实施方式中，所述分组路由器包括以太网路由器，所述数据分组包括以太网分组，并且所述目的地地址包括目的地MAC地址。

在其他实施方式中，所述分组路由器包括标签交换路由器（LSR），并且所述数据分组包括多协议标签交换（MPLS）分组，并且所述目的地地址包括MPLS标签。

本发明的实施方式的另一方面提供了一种用于在分组路由器中处理到来的分组的系统。所述系统包括：进入接口，用于接收数据分组，该进入接口具有进入接口标识符；存储装置，用于存储与所述流中的所述数据分组相关联的所述进入接口标识符；流，用于接受来自所述接口的所述数据分组；其中所述流与所述数据分组的目的地地址相关联；转发装置，用于根据所存储的标识符将所述数据分组从所述流转发到与所述进入接口相关联的队列集合。

在一些实施方式中，所述转发装置被配置用于根据所述数据分组的优先级将所述数据分组指派到所述队列集合中的队列，其中该队列对应于所述优先级。

在一些实施方式中，所述存储装置包括分配给所述流中的所述数据分组的内部寄存器。

在一些实施方式中，所述存储装置包括分配给所述流中的所述数据分组的外部存储器。

在一些实施方式中，所述存储装置包括附加到所述数据分组之前的封装报头。

在一些实施方式中，所述系统包括网络处理器。

在一些实施方式中，所述系统包括现场可编程门阵列。

在一些实施方式中，所述系统包括专用集成电路。

在一些实施方式中，所述分组路由器包括IP路由器，并且所述数据分组包括互联网协议（IP）分组。

在一些实施方式中，所述分组路由器包括以太网路由器，所述数据分组包括以太网分组，并且所述目的地地址包括目的地MAC地址。

在一些实施方式中，所述分组路由器包括标签交换路由器（LSR），并且所述数据分组包括多协议标签交换（MPLS）分组，并且所述目的地地址包括MPLS标签。

本发明的实施方式的另一方面提供了一种可由机器读取的程序存储装置，其有形地实现可由机器执行的指令的程序，以执行如上所述的方法步骤。

附图说明

这里，通过示例或示例结合附图的方式，对根据本发明的实施方式的设备和/或方法的一些实施方式进行了描述，其中：

图1是示出了IP路由器中的基于源的排队的现有技术实施的图示；

图2是示出了根据本发明的实施方式的IP路由器中的基于源的排队的图示；

图3示出了本发明的内部寄存器实施方式的方面；

图4示出了本发明的分组封装实施方式；以及

图5示出了本发明的方法的实施方式的步骤。

在附图中，相近的特征由相近的参考符号来表示。

具体实施方式

在基于网络处理器的服务路由器中，每个局域IP接口（IF）都与进入接口卡上的端口绑定。基于IP目的地地址使用网络处理器过滤器来对到来的IP分组进行分析/归类。分组于是在网络处理器上经受IP路由处理。

一种实施方式包括：在与正被网络处理器处理的数据分组相关联的存储寄存器中存储源接口信息。当分组已被路由时，该分组于是被发送到与由存储在寄存器中的源接口信息进行标识的接口相关联的队列集合。在这种实施方式中，寄存器只与当前正被处理的分组相关联。当分组到达与合适的接口相关联的队列集合时，该分组被添加到队列集合中的队列中，其中所述队列与所述分组的优先级相关联。可以通过分组中的服务质量（QoS）参数、基于IP分组的DSCP与进入IPI/F策略的转发类（FC）、或本领域技术人员所熟知的其他区分优先次序的机制，来定义分组的优先级。

参见图2，来自进入接口205、207、209的IP分组与它们的起始进入接口相关联，这通过在每个IP分组移动通过流时存储与该IP分组相关联的进入接口的标识符来实现。这通过曲线箭头上的编号圆圈①、②、③来概念性的示出，其中曲线箭头用来表示正移动通过路由器的分组。编号圆圈①、②、③表示所存储的进入接口标识符，所述标识符在IP分组移动通过流211、213、215、217的过程中与该IP分组相关联。每个流处理与一目的地IP地址相关联的所有IP分组。通过读取与每个IP分组相关联的所存储的进入接口标识符，来将IP分组从流211、213、215、217转发到队列集合219、221、223。队列集合219中的队列225、227、229每个都被配置用于处理具有不同优先级的流量。根据通过交换结构231的下行流带宽来处理队列。

图3示出了本发明的一种实施方式，其中进入接口标识符被存储在寄存器301中。网络处理器303具有多个存储器块305、307、309，每个存储器块专用于一个流，从而允许多个流能够同时被处理。IP分组是通过每个流进行处理的，每次处理一个分组。寄存器301、311、313被指派给流305，并且在分组在流内被处理期间保持与流相关联。

在另一种实施方式中，对应于每个分组的进入接口标识符被存储在外部存储器中，并在分组被流处理期间明确地与分组相关联。

图4示出了另一种实施方式，其中可路由的IP分组前附加了交换结构封装报头。这样，每个IP分组401前都被附加了封装报头403，其中对应于分组的进入接口标识符被存储在封装报头403中。这为进入接口信息提供了便携的存储机制。封装报头内的内部字段标记可被用于附加处理。

图5示出了本发明的方法的实施方式的步骤，其中该方法开始于步骤501。在步骤503，IP路由器的网络处理器从进入接口接收IP分组。在步骤505，网络存储器存储接收到所述分组的接口的进入接口标识符。如前所述，处理器能够以多种不同的方式存储进入接口标识符。本领域技术人员能够很好的理解到，其它用于为每个分组存储进入接口标识符的方法同样适用。在步骤507，IP分组被指向对应于IP分组的目的地地址的流。所存储的标识符随后在步骤509中可用，在步骤509中，根据存储的标识符将IP分组转发到与进入接口相关联的队列。此时，不再需要标识符。在标识符被存储于封装报头的情况中，在获取了标识符之后将报头剥离。

应该注意到，前文的描述讨论的是具有IP路由器并且承载IP分组的实施方式。处于本发明的保护范围之内的其它实施方式一般的适用于：承载数据分组的分组路由器、承载具有目的地MAC地址的以太网分组的以太网路由器、以及承载具有作为目的地地址的多协议标签交换（MPLS）标签的MPLS分组的标签交换路由器（LSR）。

与基于源的路由的现有技术方法（其中要求针对每个目的地路由和每个进入接口的单独的流）形成对照的是，本发明的实施方式为每个目的地路由使用单个流。

为了示出本发明的价值，考虑如下的IP路由器，该IP路由器具有100（一百）个要求基于源排队的进入接口以及1000（一千）个不同目的地路由或目的地地址。使用按照每个进入接口和每个目的地路由具有一个流的现有技术实施，将会需要100,000个单独的流，而本发明的实施方式只需要100个流。在使用内部寄存器存储进入接口标识符的实施方式中，同样需要每个流一个内部寄存器。在典型的网络处理器实施中，每个流都典型地被指派若干未使用的并且可用的寄存器。

本领域技术人员能够轻易地认识到以上描述的各种方法的步骤都能通过编程计算机来执行。这里，一些实施方式还意在覆盖程序存储装置，例如数字数据存储媒介，其是机器或计算机可读的，并对指令的机器可执行或计算机可执行程序进行编码，其中所述指令执行上述方法的所有或部分步骤。程序存储装置可以是，例如数字存储器、磁存储媒介（比如磁盘和磁带）、硬盘、或光可读取数字数据存储媒介。实施方式还意在覆盖被编程以执行上述方法的所述步骤的计算机。

说明书和附图只示出了本发明的原理。应该理解的是，本领域技术人员能够想到各种安排，这些安排虽未在这里明确描述或示出，但体现了本发明的原理并属于本发明的实质和范围之内。此外，此处描述的所有示例主要意在只以教导为目的帮助读者对本发明的原理以及发明人对本领域贡献的概念进行理解，并应被理解为没有将本发明限制到所特别描述的示例或情况。此外，此处关于本发明的原理、各个方面以及实施例的所有论述以及关于其特定示例的描述，都意在涵盖等同情况。

附图中示出的各个元素（包括标示为“处理器”的任何功能块）的功能都可通过使用专用硬件以及与适当的软件相关联的能够执行软件的硬件来提供。当通过处理器提供时，这些功能可通过单个专用处理器、单个共享处理器、或多个单独处理器（其中一些是共享的）来提供。此外，对术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应被理解为排他的指向能够执行软件的硬件，其可隐含地包括（不加任何限制）数字信号处理器（DSP）硬件、网络处理器、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）、用于存储软件的只读存储器（ROM）、随机接入存储器（RAM）、以及非易失性存储设备。还可包括其他常规和/或惯用的硬件。类似的，图中示出的任何开关都只是概念性的。作为对上下文更加具体的理解，它们的功能可通过程序逻辑的操作、专用逻辑、或程序控制和专用逻辑的交互来实现，或者甚至人工地通过可由实施者选择的特别技术来实现。

本领域技术人员应该理解到，此处示出的任何框图都表示体现本发明的原理的示例性电路的概念性视图。类似的，应该理解的是，任何流程图、作业图、状态转变图、伪码等都表示能实质上在计算机可读介质中表示并因此可由计算机或处理器执行的各种过程，而不管这种计算机或处理器是否在文中明确的示出。

在不偏离由权利要求限定的本发明的保护范围的情况下，可以对以上描述的本发明的实施方式进行各种修正、变形和改写。

Claims (10)

1.一种用于在分组路由器中为基于源的排队选择队列的方法，包括以下步骤：

从进入接口接收数据分组；

存储与流中的所接收数据分组相关联的所述进入接口的标识符；

根据所述所接收数据分组的目的地地址将所述所接收数据分组指向流；以及

根据所存储的标识符将被指的数据分组从所述流转发到与所述进入接口相关联的队列集合，

其特征在于，所接收数据分组的每一目的地址分别与单个流相对应。

2.根据权利要求1的方法，进一步包括步骤：根据所述数据分组的优先级将所述数据分组指派到所述队列集合中的队列，其中所述队列对应于所述优先级。

3.根据权利要求1的方法，其中存储所述标识符的步骤包括：在分配给所述流中的所述数据分组的内部寄存器中存储所述标识符。

4.根据权利要求1的方法，其中存储所述标识符的步骤包括：在封装报头中将所述标识符附加到所述数据分组之前。

5.根据权利要求1的方法，其中通过所述数据分组中的服务质量(QoS)参数来定义优先级。

6.根据权利要求2的方法，其中当所述分组存在于所述流中时，内部寄存器被分配给所述流。

7.根据权利要求1的方法，其中所述目的地地址包括一系列的目的地地址。

8.根据权利要求1的方法，其中所述分组路由器包括IP路由器，并且所述数据分组包括互联网协议(IP)分组。

9.根据权利要求1的方法，其中所述分组路由器包括以太网路由器，所述数据分组包括以太网分组，并且所述目的地地址包括目的地MAC地址。

10.根据权利要求1的方法，其中所述分组路由器包括标签交换路由器(LSR)，并且所述数据分组包括多协议标签交换(MPLS)分组，并且所述目的地地址包括MPLS标签。