CN1272945C - 分组转发系统及其方法 - Google Patents

Abstract

一种分组转发系统的控制分组管理设备，包括：分组队列，具有多个队列以便存储发送的控制分组；第一处理器，把存储在所述多个队列的一个对列中的所述控制分组通过逐个中断发送到主机；第二处理器，把存储在所述一个队列中的所述控制分组分成预定大小的组并通过直接存储器存取(DMA)以组为单位把所述控制分组发送到所述主机；第三处理器，丢弃存储在所述一个队列中最普通类型的所述控制分组；和控制器，按照存储在所述多个队列中的所述控制分组的累积状态控制所述第一、第二和第三处理器以便有选择地操作。

Description

分组转发系统及其方法

相关申请的参照

本申请要求韩国专利申请No.2003-13446的优先权，于2003年3月4日提交韩国知识产权局，在此结合其公开的内容用于参考。

                     技术领域

本发明涉及一种用于网络系统中的分组转发系统，特别涉及一种分组转发系统，该系统为了网络控制和提高效率的目的，能够在转发分组中控制分组(或控制业务量)；本发明还涉及控制分组的控制设备和它的控制分组处理的方法。

                    背景技术

通常，路由器和开关(switch)是连接网络的设备的代表性例子。路由器或开关的主要功能是把数据分组发送到目的地。为了确保数据分组被发送到正确的目的地，必须提供控制分组管理设备以便使控制网络的控制分组发送到主机以进行处理。

图1是常规控制分组管理设备110的示意方框图。如所示的，控制分组管理设备110配备有主机120，该主机处理从控制分组管理设备110接收的控制分组。

控制分组管理设备110具有队列111以临时存储作为输入的控制分组，和具有控制单元113以便通过中断方法把存储在队列111中的控制分组发送到主机120。

当控制分组被输入时，控制分组被临时存储在队列111中，并且控制单元113把这样临时存储的控制分组通过中断方法发送到主机120，也就是，一旦接收到控制分组，控制单元113就把这样临时存储的控制分组发送到主机120。更具体地说，控制单元113检查队列111以确定是否有要发送的控制分组，如果有，就发送中断信号给主机120的CPU 121，通知这里有要发送以便进行处理的控制分组。这时，CPU 121暂时停止当前的操作，激活中断服务程序，并用寄存器123记录存在于队列111中的控制分组以便在寄存器123中记录存在的控制分组。CPU 121读取寄存器123中记录的控制分组并因而处理读取的控制分组。

如上所述，常规的分组管理设备110使用所谓的‘逐个中断’，通过这样，输入的控制分组被读取并直接地被逐个发送到主机120。对于发送输入控制分组到主机120的处理，这种‘逐个中断’需要有点长的时间周期。因此，暂时有大量控制分组业务被发送到主机120时，主机120的性能下降，并且在最糟糕的情况下，主机120可能被关机。

                      发明内容

因此，本发明的目的是提供一种分组转发系统，该系统即使当到主机的控制分组的业务暂时变得很严重时，也能够有效地对控制分组进行控制，以及提供一种控制分组管理设备及其控制分组管理方法。

为了实现本发明的上述目的和/或其他的特征和方面，提供一种分组转发系统的控制分组管理设备，它包括：分组队列，具有多个队列以便存储发送的控制分组；第一处理器，把存储在所述多个队列的其中一个对列中的所述控制分组通过逐个中断发送到主机；第二处理器，把存储在所述一个队列中的所述控制分组分成预定大小的组并通过直接存储器存取(DMA)以组为单位把所述控制分组发送到所述主机；第三处理器，丢弃存储在该一个队列中最普通类型的所述控制分组；和控制器，控制第一、第二和第三处理器以便按照存储在所述多个队列中的控制分组的累积状态有选择地操作。控制器把不是被丢弃的控制分组的剩余的控制分组存储到该多个队列的另外一个队列中。

控制器控制第一、第二和第三处理器以便按照存储到另一个队列的剩余控制分组的累积状态来有选择地操作。

分组队列具有预定门限，而且控制器参考该门限来确定分组队列的累积状态，并控制第一、第二和第三处理器以便按照所述分组队列的累积状态有选择地操作。

控制器所述控制第一处理器，以便当在一个队列中的控制分组的累积状态低于第一门限时，第一处理器把存储在该一个队列中的控制分组经逐个中断发送到主机。控制器控制第二处理器，以便当一个队列中的控制分组的累积状态等于或大于第一门限时，第二处理器把该一个队列的控制分组分成组并通过直接存储器存取(DMA)以组为单位把控制分组发送到主机。控制器控制第三处理器，以便当一个队列中的控制分组的累积状态等于或大于第二门限时，第三处理器丢弃所述控制分组中最普通的第一类型的控制分组，并控制所述分组队列以便将非第一类型控制分组的剩余的控制分组被存储到第二分组队列中。

控制器控制所述第一处理器，以便当第二队列中的控制分组的累积状态低于第三门限时，第一处理器把存储在第二队列中的控制分组通过逐个中断发送到主机。控制器控制第二处理器以便当第二队列中控制分组的累积状态等于或大于第三门限时，第二处理器把第二队列的控制分组分成组并通过直接存储器存取(DMA)以组为单位把控制分组发送到主机。控制器控制第三处理器以便当第二队列中的控制分组的累积状态等于或大于第四门限时，第三处理器丢弃存储在第二队列的控制分组中最普通的第二类型的控制分组，并控制分组队列以便将非第二类型控制分组的剩余的控制分组被存储到另外的一个分组队列中(第三队列)。

分组队列中缺少第三分组队列的情况下，控制器控制第三处理器以便当第三队列中的控制分组的累积状态等于或大于第四门限时，第三处理器阻止非第二类型控制分组的剩余控制分组被存储到第二队列。

同时，按照本发明，用于在分组转发系统中对控制分组进行控制的一种方法，包括：第一存储步骤，存储发送到多个队列的一个队列的控制分组；第一处理步骤，通过逐个中断把一个队列的存储的控制分组发送到主机；第二处理步骤，把该一个队列的控制分组分成预定大小的组，并且通过直接存储器存取(DMA)将以组为单位的控制分组发送到主机；第三处理步骤，丢弃一个队列的存储的控制分组中最普通类型的控制分组；以及第二存储步骤，在多个队列的第二队列中存储非最普通类型的控制分组。根据存储在该一个队列中的控制分组的累积状态有选择地操作第一、第二和第三处理步骤。

按照不同于最普通类型的并被存储在第二队列中的控制分组的累积状态有选择地操作第一、第二和第三处理步骤。

当一个队列中的控制分组的累积状态低于第一门限时，第一处理步骤通过逐个中断把该一个队列的存储的控制分组发送到主机。当一个队列中的控制分组的累积状态等于或大于第一门限时，第二处理步骤把该一个队列的存储的控制分组分成预定大小的组，并通过直接存储器存取(DMA)以组为单位把控制分组发送到主机。当一个队列的控制分组的累积状态等于或大于第二门限时，第三处理步骤丢弃在该一个队列的存储的控制分组中最普通类型的控制分组，并且第二存储步骤将非最普通类型的控制分组存储到多个队列的第二队列。

按照本发明，首先，当存储控制分组的队列暂时没有分组过剩时，通过逐个中断把控制分组发送到主机能够最小化分组传输中的延迟。

其次，按照本发明的系统通过在队列中控制分组的暂时过剩的时候分配高带宽，并随后通过增强主机上控制分组被处理的速度，能自适应地应付控制分组的突然性的业务量突增。作为结果，系统的性能被稳定了并被提高了。

                         附图说明

通过结合附图对优选实施例的详细描述，本发明的上述目的和其他特点将变得更加清楚，其中：

图1是常规分组转发系统的控制分组管理设备的示意方框图；

图2是按照本发明优选实施例的分组转发系统的控制分组管理设备的示意方框图；

图3是说明图2的控制分组管理设备的操作的图；和

图4是说明在图2的控制分组管理设备中对控制分组进行控制的方法的流程图。

                      具体实施方式

在下文，本发明将参考附图进行详细描述。

图2是示意方框图，显示了按照本发明优选实施例的控制分组管理设备210。参考图2，参考标号220表示主机，用于处理从控制分组管理设备210发送的控制分组。

控制分组管理设备210包括分组队列211，中断处理器213，直接存储器存取(DMA)处理器215，丢弃处理器217和控制器219。

分组队列具有至少两个队列Q1，Q2，...，其中存储发送到控制分组管理设备210的控制分组。

当分组队列211中存储的控制分组超过预定的第一门限时，中断处理器213通过逐个中断把存储的控制分组发送到主机220的CPU 221。因而，CPU221激活ISR并处理发送的控制分组。

当存储在分组队列211中的控制分组超过第一门限时，DMA处理器215把控制分组分成组，并用直接存储器存取(DMA)以组为单位在主机220的主存储器223中记录控制分组。

当存储在分组队列211中的控制分组超过预定的第二门限时，丢弃处理器217丢弃在分组队列211中暂时存储的控制分组中最普通的分组类型的分组。

控制器219监视分组队列211中分组的累积状态，并控制分组队列211以便按照分组队列211的分组累积状态自适应地把控制分组发送到主机220。就是说，按照分组累积状态，在逐个中断、DMA、和控制分组丢弃中自适应地选择控制分组的传输。

图3是说明处理过程的图，在该过程中控制分组的传输路径被自适应地改变到主机220。图4是流程图，用于显示控制分组管理设备的操作。参考图3和4，下面将更详细地描述按照本发明的把来自控制分组管理设备210的控制分组发送到主机220的过程。

控制器219检查分组队列211的第一队列Q1的分组累积状态(S411)。接着控制器219基于预定的第一门限TH1确定第一队列Q1的分组累积状态。如果第一队列Q1的分组累积状态低于第一门限TH1(S413)，即Q1＜TH1，控制器219确认第一队列Q1没有分组过剩，并转换操作模式到第一中断模式(ASAP1；只要可能)，并发送控制分组到主机220(S415)。

同时，如果第一队列Q1的分组累积状态被确定已经到达或超过第一门限TH1，即如果Q1≥TH1作为检查的结果(S413)，并且如果第一队列Q1被确定小于第二门限TH2，控制器219确认控制分组的业务量正在增加，并因此转换到第一DMA模式(DMA1)和以第一DMA模式(DMA1)发送控制分组到主机220(S419)。

更具体地说，DMA处理器215把第一队列Q1中累积的控制分组分成一定大小的组，并通过DMA(直接存储器存取方法)将控制分组以组为单位记录在主机220的主存储器223中。此时，为了操作DMA处理器215，控制器219请求CPU 221的主存储器223的预定区域，并因此，CPU 221在主存储器223中为DMA设置一个预定的区域。因此，DMA处理器215能以组单位直接的存取在主存储器223的预置区域的控制分组，结果，数据总线能被有效率地执行。

在以第一DMA模式(DMA1)操作时，控制器219检查第一队列Q1上的分组累积。如果第一队列Q1的分组累积状态低于第一门限TH1，即当Q1＜TH1时，控制器219切换回第一中断模式(ASAP1)，并通过逐个中断发送控制分组。

然而，如果第一队列Q1中持续累积控制分组，并因此超过或等于第二门限TH2，即Q1≥TH2(S417)，控制器219确认控制分组业务量阻塞并转换到第一丢弃模式(DROP1)(S421)。

因而，丢弃处理器217丢弃在暂时增加的控制分组业务量中最普通类型的(此后称作‘第一类型’)控制分组。通常，这种暂时的控制分组业务量的激增主要是由于过多地产生一种类型的控制分组。

因而，控制器219从第一队列Q1中丢弃第一类型的控制分组，并在第二队列Q2中存储其它类型的控制分组。

此后，控制器219检查第二队列Q2的分组累积状态(S423)，并根据第二队列Q2的分组累积状态自适应地以在三种操作模式中的模式操作，即第二ASAP模式(ASAP2)、第二DMA模式(DMA2)和第二丢弃模式(DROP2)。这将在下面详述。

控制器219检查第二队列Q2的分组累积状态。如果分组累积状态低于第三门限(TH3)，即当Q2＜TH3时(S425)，控制器219以第二中断模式(ASAP2)发送第二队列Q2的控制分组到主机220(S427)。控制器219检查第一队列Q1以及第二队列Q2的分组累积状态。

因而，如果第一队列Q1的分组累积状态由于业务量减少而下降到低于第一门限TH1(S429)，那么控制器219解除第一丢弃模式(DROP1)。因此，控制器219以第二中断模式(ASAP2)把第二队列Q2的控制分组发送到主机220，并切换到第一中断模式(ASAP1)，在第一中断模式中控制器219以第一中断模式(ASAP1)把第一队列Q1的控制分组发送到主机220(S415)。

如若不然，即如果确定第二队列Q2中的业务量持续增加达到或超过第三门限TH3，即如果Q2≥TH3(S425)并且第二队列Q2小于第四门限TH4，那么控制器219操作DMA处理器215以便切换它的操作模式到第二DMA模式(DMA2)(S433)。接着如上所述，分配主机220的主存储器223的预定的区域，并且第二队列Q2的控制分组以组为单位被直接的记录在主存储器223的分配的区域中。

如上所述，在以第二DMA模式(DMA2)操作时，控制器219检查第二队列Q2的分组累积状态，并且如果第二队列Q2的分组累积状态变为低于第三门限TH3，即Q2＜TH3，控制器219切换回第二中断模式(ASAP2)。

如若不然，即如果第二队列Q2上的控制分组的累积保持增加到达或超过第四门限TH4，即Q2≥TH4(S431)，控制器219确认业务量是相当严重的并因此切换到第二丢弃模式(DROP2)(S435)。

在第二丢弃模式中(DROP2)，剩余的类型的控制分组，即在以第一丢弃模式(DROP1)丢弃最普通控制分组之后剩下的控制分组，被阻止存储到第二队列Q2中。换句话说，控制器219控制丢弃处理器217丢弃在过滤第一类型控制分组之后所保留的其余类型的控制分组。

因而，在第二丢弃模式中(DROP2)，没有更多的控制分组被累积在第二队列Q2中，基于第三和第四门限TH3、TH4，当只有先前累积的控制分组被控制时，从而模式从DMA2改变为ASAP2。

因此，当操作模式改变到第二中断模式(ASAP1)时，如上所述，控制器219检查第一队列Q1的分组累积状态。如果分组累积状态变为低于第一门限TH1，那么控制器219从第一丢弃模式(DROP2)切换回到第一中断模式(ASAP1)以便经逐个中断方式把第一队列Q1的控制分组发送到主机220。

尽管上面已经结合具有两个分组队列的实施例描述了本发明，即如图2所示的分组队列211的第一和第二队列Q1、Q2，分组队列211具有两个或更多的Q1，Q2，...Qn的对列是完全可能的。

例如，分组队列211可以具有第一、第二和第三队列Q1、Q2、Q3，在此情况下，第二队列Q存储去除了第一类型之后所剩余的控制分组，即最普通类型的控制分组，而第三队列Q3存储去除了第二类型之后剩余的控制分组，即第二最普通类型的控制分组。

因而，第二丢弃模式(DROP2)包括第三中断模式(ASAP3)、第三DMA模式(DMA3)和第三丢弃模式(DROP3)。

控制器219根据在去除了第二最普通类型控制分组之后存储在第三队列Q3中的分组累积状态在第三中断模式(ASAP3)、第三DMA模式(DMA3)和第三丢弃模式(DROP3)中间切换操作模式。当操作模式切换到第三丢弃模式时(DROP3)，在经过第二丢弃模式(DROP2)去除了第二类型控制分组之后保留的控制分组，被阻止存储到第三队列Q3中。

此外，如上所述，当以ASAP3操作时，控制器219检查第一队列Q1的控制分组的累积水平，并且当控制分组的累积水平低于第一门限TH1时，操作模式从DROP2切换回到ASAP1。

在上述的实施例中，在ASAP2和ASAP3期间中对第一队列Q1的分组累积状态进行检查，并当分组累积状态低于第一门限TH1时，即Q1＜TH1时，解除DROP1和DROP2，并且模式被切换到ASAP1。然而，这只是通过示例的方式，不应该被认为是限制。例如，它可以设计成在第一队列Q1的分组累积状态低于第二门限TH2(Q1＜TH2)的条件下，解除DROP1和DROP2并切换到DMA2。

因而，通过以自适应的方式分配带宽，能提高系统的整体性能。

根据本发明，首先，当暂时存储控制分组的队列没有分组过剩时，通过逐个中断地把控制分组发送到主机能够最小化在分组传输中的延迟。

其次，按照本发明的系统通过在队列中控制分组暂时过剩时分配高带宽，以及随后通过增强在主机上的控制分组的处理速度，能够自适应地应付控制分组的突然性的业务量激增。结果，系统的性能被稳定了和被提高了。

尽管已经描述了本发明的几个优选实施例，但对于本领域技术人员来说应该明白，本发明不限于所述的优选实施例，而在所附权利要求定义的本发明的精神和范围内可以进行各种改变和修改。

Claims (20)

1.一种分组转发系统的控制分组管理设备，包括：

分组队列，具有多个队列以存储发送的控制分组；

第一处理器，把存储在所述多个队列的一个队列的所述控制分组的至少一个通过逐个中断发送到主机；

第二处理器，把存储在所述一个队列中的所述控制分组的至少一个分成预定大小的组，并通过直接存储器存取(DMA)以组为单位把所述控制分组的至少一个发送到所述主机；

第三处理器，丢弃存储在所述一个队列中的所述控制分组的至少一个的最普通类型；和

控制器，选择所述第一、第二和第三处理器之一，以便按照存储在所述多个队列中的所述控制分组的累积状态进行操作，其中

当选择所述第三处理器进行操作时，所述控制器把不是被丢弃的控制分组的剩余的所述控制分组存储到所述多个队列的另外一个队列中。

2.权利要求1的控制分组管理设备，其中，所述控制器选择所述第一、第二和第三处理器之一，以便按照存储到所述另一个队列的剩余的所述控制分组的累积状态自适应地进行操作。

3.权利要求1的控制分组管理设备，其中所述多个队列具有预定门限，并且

所述控制器参考所述预定的门限来确定所述多个队列的累积状态，并选择所述第一、第二和第三处理器之一，以便按照所述多个队列的所述累积状态进行操作。

4.权利要求1的控制分组管理设备，其中所述控制器控制所述第一处理器，以便当在所述一个队列中的所述控制分组中的所述至少一个的累积状态低于第一门限时，所述第一处理器把存储在所述一个队列中的所述控制分组中的所述至少一个通过逐个中断发送到所述主机。

5.权利要求1的控制分组管理设备，其中所述控制器控制所述第二处理器，以便当在所述一个队列中的所述控制分组中的所述至少一个的累积状态等于或大于第一门限时，所述第二处理器把所述一个队列的所述控制分组中的所述至少一个分成组并通过直接存储器存取(DMA)以组为单位把所述控制分组中的所述至少一个发送到所述主机。

6.权利要求1的控制分组管理设备，其中所述控制器控制所述第三处理器，以便当在所述一个队列中的所述控制分组中的所述至少一个的累积状态等于或大于第二门限时，所述第三处理器丢弃在所述控制分组中最普通的第一类型的控制分组，并且

控制所述多个队列以便将非所述第一类型控制分组的剩余的控制分组被存储到不同于所述第一类型的控制分组的一个分组队列中。

7.权利要求2的控制分组管理设备，其中所述控制器控制所述第一处理器，以便当在所述另一个队列中剩余的所述控制分组的累积状态低于第三门限时，所述第一处理器把存储在所述另一个队列中的所述控制分组通过逐个中断发送到所述主机。

8.权利要求2的控制分组管理设备，其中所述控制器控制所述第二处理器，以便当在所述另一个队列中的所述控制分组的累积状态等于或大于第三门限时，所述第二处理器把所述另一个队列的剩余的所述控制分组分成组并通过直接存储器存取(DMA)以组为单位把所述剩余的控制分组发送到所述主机。

9.权利要求2的控制分组管理设备，其中所述控制器控制所述第三处理器，以便当所述另一个队列中的所述剩余的所述控制分组的累积状态等于或大于第四门限时，所述第三处理器丢弃在存储在所述另一个队列中的所述剩余的所述控制分组中最普通的第二类型的控制分组，并且

控制所述多个队列以便使非所述第二类型控制分组的第二剩余的控制分组被存储到再另外一个分组队列中。

10.权利要求9的控制分组管理设备，其中，所述多个队列中缺少所述再另外一个分组队列的情况下，所述控制器控制所述第三处理器，以便当所述另外一个队列中的所述剩余的所述控制分组的累积状态等于或大于所述第四门限时，所述第三处理器阻止非第二类型的控制分组的第二剩余的所述控制分组被存储到所述另一个队列。

11.一种用于在分组转发系统中对控制分组进行控制的方法，包括：

(a)将发送的控制分组存储到多个队列的一个队列；

(b)通过逐个中断把所述一个队列中的所述存储的控制分组发送到主机；

(c)把所述一个队列的所述控制分组分成预定大小的组，并通过直接存储器存取(DMA)以组为单位将控制分组发送到所述主机；

(d)丢弃在所述一个队列的所述存储的控制分组中最普通类型的控制分组；和

(e)将非最普通类型的控制分组存储在所述多个队列中的另一个队列中，其中

根据存储在所述一个队列中的所述控制分组的累积状态有选择地操作所述(b)、(c)、(d)步骤之一。

12.权利要求11的控制分组的控制方法，其中按照被存储在所述另一个队列中的非最普通类型的所述控制分组的累积状态有选择地操作所述(b)、(c)和(d)步骤之一。

13.权利要求11的控制分组的控制方法，其中所述多个队列具有预置的门限，并且基于所述预置的门限确定所述多个队列的所述控制分组的累积状态。

14.权利要求11的控制分组的控制方法，其中所述步骤(b)包括子步骤，当在所述一个队列中的所述控制分组的所述累积状态低于第一门限时，通过逐个中断把所述一个队列的所述存储的控制分组发送到所述主机。

15.权利要求11的控制分组的控制方法，其中，当在所述一个队列中的控制分组的所述累积状态等于或大于第一门限时，所述步骤(c)包括子步骤，把所述一个队列的存储的控制分组分成预定大小的组，并通过直接存储器存取(DMA)以组为单位把所述控制分组发送到所述主机。

16.权利要求11的控制分组的控制方法，其中，当所述一个队列的所述控制分组的所述累积状态等于或大于第二门限时，所述步骤(d)包括丢弃在所述一个队列的所述存储的控制分组中最普通类型的控制分组，

并且执行所述步骤(e)。

17.权利要求12的控制分组的控制方法，其中，当在所述另一个队列的非最普通类型的所述控制分组的所述累积状态低于第三门限时，所述步骤(b)包括把所述另一个队列的所述存储的控制分组通过逐个中断发送到所述主机。

18.权利要求12的控制分组的控制方法，其中，当所述另一个队列的非最普通类型的所述控制分组的所述累积状态等于或大于第三门限时，所述步骤(c)包括把所述另一个队列的非最普通类型的所述存储的控制分组分成预定大小的组，并通过直接存储器存取以组为单位把非最普通类型的所述控制分组发送到所述主机。

19.权利要求12的控制分组的控制方法，其中，当所述另一个队列的非最普通类型的所述控制分组的所述累积状态等于或大于第四门限时，所述步骤(d)包括丢弃在存储在所述另一个队列的所述控制分组中是最普通类型的第二类型的控制分组，并且所述方法还包括步骤(f)，把非所述第二类型的控制分组的所述控制分组存储到所述多个队列中的再另外一个的队列。

20.权利要求19的控制分组的控制方法，其中，在所述多个队列中缺少所述再另外一个队列情况下，并且当在所述另外一个队列的所述非最普通类型控制分组的所述累积状态等于或大于第四门限时，所述方法包括阻止非最普通类型的所述控制分组被存储到所述另一个队列。

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