[發(fā)明專利]一種基于可編程交換機的網(wǎng)絡(luò)資源的雙層隔離方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310077876.1
• 申請日: 2013-03-12
• 公開（公告）號: CN103166875A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳春明;曾若瑜;周伯陽;姜明
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: H04L12/931
• 分類號: H04L12/931;H04L12/861
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 周烽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于可編程交換機（Net?Field?Programmable?Gate?Array，NetFPGA）的網(wǎng)絡(luò)資源的雙層隔離方法。

背景技術(shù)

互聯(lián)網(wǎng)在過去的幾十年中取得了巨大的成功，它為人們提供了一個全新的交換信息、接受信息的平臺。它的廣泛普及，促進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。然而，規(guī)模巨大的網(wǎng)絡(luò)同時也限制了它將來的發(fā)展。比如，以當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和大小，為每個網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)保證服務(wù)質(zhì)量非常困難。傳統(tǒng)的QoS實現(xiàn)方法一般基于集成服務(wù)或者區(qū)分服務(wù)的模型。集成服務(wù)為每個業(yè)務(wù)保留單獨的資源，但容易造成資源浪費；區(qū)分服務(wù)按照優(yōu)先級等標(biāo)簽靈活分配資源，但無法給單個業(yè)務(wù)保留隔離的網(wǎng)絡(luò)資源。

集成服務(wù)與區(qū)分服務(wù)的模型各有優(yōu)勢，但缺少靈活性，無法適應(yīng)多變的網(wǎng)絡(luò)需求；另一方面，目前網(wǎng)絡(luò)資源的分配方法大多基于軟件模擬或理論推導(dǎo)，缺少具體的實現(xiàn)方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于可編程交換機的網(wǎng)絡(luò)資源的雙層隔離方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種基于可編程交換機的網(wǎng)絡(luò)資源的雙層隔離方法，包括以下步驟：

步驟一：數(shù)據(jù)包通過8個輸入端口之一進(jìn)入可編程交換機：可編程交換機共有8個輸入端口，包括4個1G以太網(wǎng)端口和4個DMA端口；交換機采用輪詢方式輪流從8個輸入端口之一選擇數(shù)據(jù)包進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)層；

步驟二：網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議根據(jù)路由表，按照數(shù)據(jù)包頭部選擇數(shù)據(jù)包的輸出端口，并在數(shù)據(jù)包頭部標(biāo)記對應(yīng)的輸出隊列；

步驟三：使用雙層的網(wǎng)絡(luò)資源隔離方法對標(biāo)記了輸出隊列的數(shù)據(jù)包進(jìn)行調(diào)度；該步驟通過以下子步驟來實現(xiàn)：

（3.1）獲得數(shù)據(jù)包的流號：若從網(wǎng)絡(luò)層輸出的數(shù)據(jù)包不帶VLAN標(biāo)簽，認(rèn)為該數(shù)據(jù)包的流號為0；若從網(wǎng)絡(luò)層輸出的數(shù)據(jù)包帶VLAN標(biāo)簽，則使用VLAN的VID字段的低2位標(biāo)識其流號：不帶VLAN標(biāo)簽或者VID低2位為00的數(shù)據(jù)包被識別為流0，VID末2位為01的數(shù)據(jù)包被識別為流1，VID末2位為02的數(shù)據(jù)包被識別為流2，VID末2位為03的數(shù)據(jù)包被識別為流3；

（3.2）為每個流建立一條調(diào)度隊列，將數(shù)據(jù)包根據(jù)流號送入對應(yīng)的隊列；

（3.3）對流進(jìn)行分組，一個或多個流組合成一個聚流；

（3.4）使用加權(quán)時間片輪轉(zhuǎn)方式分配每一個聚流的帶寬：設(shè)一次輪轉(zhuǎn)的時間片總數(shù)為N，任意一個聚流i的指定帶寬為b_i，總帶寬為b，則給每一聚流在一次輪轉(zhuǎn)中分配時間片為b_i?/?b?*?N；當(dāng)輪到一個聚流i接受服務(wù)時，它的時間將被屬于聚流i的所有流使用；當(dāng)時間片使用完時，聚流i停止接受服務(wù)，切換至下一個聚流接受服務(wù)；

（3.5）在聚流i分配到的服務(wù)時間內(nèi)，按照流的權(quán)重分配屬于每一個流f的服務(wù)時間：一個聚流內(nèi)的多個流排隊接受輪詢，為每一個流設(shè)置一個差額計數(shù)器；當(dāng)一個流開始接收服務(wù)時，依據(jù)該流的權(quán)重，給這個流的差額計數(shù)器加上一個差額（差額與權(quán)重大小成正比）；對于一個正在被發(fā)送的流來說，每發(fā)送一個數(shù)據(jù)包，差額計數(shù)器就會減少該數(shù)據(jù)包的字節(jié)數(shù)，當(dāng)差額計數(shù)器用完或者該流的隊列為空時，就切換至下一個流；流的增加與減少會使得每個流得到的帶寬改變，這樣使得聚流內(nèi)的帶寬能被內(nèi)部存在的流充分利用；

（3.6）當(dāng)某個隊列中的數(shù)據(jù)包充滿隊列，當(dāng)有新數(shù)據(jù)包進(jìn)入該隊列時，該隊列就會丟棄該隊列中最老的數(shù)據(jù)包；

步驟四：經(jīng)過調(diào)度的數(shù)據(jù)包進(jìn)入輸出隊列：可編程交換機共有8個輸出端口，包括4個1G以太網(wǎng)端口和4個DMA端口；根據(jù)步驟二中添加的輸出端口標(biāo)記，送入指定隊列。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明使用低成本的NetFPGA硬件設(shè)備，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)資源的靈活、公平且可控的分配，降低了網(wǎng)絡(luò)資源分配的實現(xiàn)成本，其實現(xiàn)方法簡便，手段靈活，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量能得到顯著保證，且與網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議無關(guān)。

附圖說明

圖1是基于NetFPGA硬件的網(wǎng)絡(luò)資源的雙層隔離方法流程圖。

具體實施方式

下面根據(jù)附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。

本發(fā)明基于可編程交換機的網(wǎng)絡(luò)資源的雙層隔離方法，包括以下步驟：

步驟一：數(shù)據(jù)包通過8個輸入端口之一進(jìn)入可編程交換機。

可編程交換機共有8個輸入端口，包括4個1G以太網(wǎng)端口和4個DMA端口。交換機采用輪詢方式輪流從8個輸入端口之一選擇數(shù)據(jù)包進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)層。

步驟二：網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議根據(jù)路由表，按照數(shù)據(jù)包頭部選擇數(shù)據(jù)包的輸出端口，并在數(shù)據(jù)包頭部標(biāo)記對應(yīng)的輸出隊列（供步驟四使用）。