[發(fā)明專利]一種交換機的數(shù)據(jù)包緩存的老化方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711471380.7
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108173784B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭敏;謝海春;廖北平;蔣漢柏
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南恒茂高科股份有限公司
• 主分類號: H04L12/865
• 分類號: H04L12/865;H04L12/863;H04L12/823;H04L12/879;H04L12/883
• 代理公司: 深圳市千納專利代理有限公司 44218
• 代理人: 何耀煌

本發(fā)明公開了一種交換機的數(shù)據(jù)包緩存的老化方法及裝置，該方法在每一個未發(fā)送報文隊列設(shè)置一個計數(shù)器，在調(diào)度周期開始后，將未發(fā)送報文隊列的計數(shù)器都加1；當未發(fā)送報文隊列在該調(diào)度周期內(nèi)有數(shù)據(jù)包進行發(fā)送時，將對應(yīng)的計數(shù)器清零；當未發(fā)送報文隊列在該調(diào)度周期內(nèi)沒有數(shù)據(jù)包進行發(fā)送時，按照老化配置文件表對未發(fā)送報文隊列的數(shù)據(jù)包進行老化。該裝置包括老化配置文件表和設(shè)置于未發(fā)送報文隊列頭部的計數(shù)器。本發(fā)明不僅能夠保障高優(yōu)先級的隊列傳輸，而且能夠使得低優(yōu)先級隊列及時進行數(shù)據(jù)包的老化，使得交換機內(nèi)存得到回收。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及交換機的報文緩存引擎領(lǐng)域，尤其涉及一種交換機的數(shù)據(jù)包緩存的老化方法及裝置。

背景技術(shù)

以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的傳輸和交換速度制約了以太網(wǎng)的發(fā)展,需要更高性能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提高網(wǎng)絡(luò)的速度，交換機作為重要的二層交換網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，它是信息中轉(zhuǎn)站，將從某個端口接收到的數(shù)據(jù),根據(jù)一定的規(guī)則,從其他端口轉(zhuǎn)發(fā)出去。其性能直接影響著所在網(wǎng)絡(luò)的整體網(wǎng)絡(luò)速度。高性能交換機的實現(xiàn)難度很大。

在數(shù)據(jù)包的中轉(zhuǎn)過程中,需要將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，按優(yōu)先級存放進入數(shù)據(jù)包緩存引擎中，數(shù)據(jù)包緩存引擎包含多個數(shù)據(jù)包緩存隊列,當前現(xiàn)有的技術(shù)方案，針對某一個高優(yōu)先級的隊列長期有包，并且處于不停的交換邏輯(接收和發(fā)送)時，低優(yōu)先級的隊列無法進行交換邏輯，會導(dǎo)致低優(yōu)先級隊列越來越長，最終占用整個交換機的內(nèi)存。

以下詳細說明：

報文緩存引擎是交換機報文處理引擎的重要組成部分。交換機在進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的過程中,需要將數(shù)據(jù)包接收到內(nèi)存，然后進行解析，根據(jù)一定的策略進行數(shù)據(jù)填充、修改、復(fù)制和轉(zhuǎn)發(fā)。報文緩存引擎就是進行數(shù)據(jù)緩存的功能模塊，有如下幾個功能特性：

(1)內(nèi)存管理：對交換機的內(nèi)存進行集中管理；

(2)空閑內(nèi)存列表：維護交換的空閑內(nèi)存列表,使得能夠快速的得到空閑內(nèi)存；

(3)報文隊列管理：對收到未轉(zhuǎn)發(fā)的報文進行隊列管理；

(4)內(nèi)存回收：對已經(jīng)發(fā)送的報文，進行內(nèi)存回收，放入空閑內(nèi)存。

目前交換機的報文緩存引擎的數(shù)據(jù)緩存機制如下：

如圖1所示，交換機報文緩存引擎將整體的交換機內(nèi)存分為三個部分,分別為數(shù)據(jù)包緩存數(shù)據(jù)包緩存塊管理、空閑內(nèi)存鏈表和未發(fā)送報文隊列。

Ⅰ、數(shù)據(jù)包緩存數(shù)據(jù)包緩存塊管理：

一般來說,交換機將整個數(shù)據(jù)包緩存拆分為N個固定長度的數(shù)據(jù)包緩存塊進行管理,根據(jù)包的數(shù)據(jù)大小,一個包可以占用一個或者多個數(shù)據(jù)包緩存塊,每個數(shù)據(jù)包緩存塊使用地址的起始位置作為訪問數(shù)據(jù)包緩存塊的索引，即數(shù)據(jù)包緩存塊的數(shù)據(jù)包緩存索引。N個數(shù)據(jù)包緩存塊分別對應(yīng)數(shù)據(jù)包緩存索引0～數(shù)據(jù)包緩存索引N，如圖2所示.

數(shù)據(jù)包緩存塊被使用之后,直到數(shù)據(jù)報文被轉(zhuǎn)發(fā),或者丟棄,不能被第二個數(shù)據(jù)報文使用,為了在新的數(shù)據(jù)報文到達時能夠快速找到可用的空閑的數(shù)據(jù)包緩存塊,交換機使用空閑內(nèi)存鏈表來存放所有的未使用的數(shù)據(jù)包緩存塊。

Ⅱ、空閑內(nèi)存鏈表(FreeList)：

在交換機系統(tǒng)初始化階段，交換機報文緩存引擎將所有的數(shù)據(jù)包緩存塊放入空閑內(nèi)存鏈表,得到一個有序且長度為N的鏈表,如圖3所示。

新的數(shù)據(jù)包到達交換機時,報文緩存引擎從空閑內(nèi)存鏈表的表頭取出1個或者多個數(shù)據(jù)包緩存塊,供數(shù)據(jù)包進行存放。當數(shù)據(jù)包完成發(fā)送以后,對應(yīng)的數(shù)據(jù)包緩存塊的內(nèi)存將會釋放,此時將釋放的內(nèi)存放入空閑內(nèi)存鏈表的隊列的尾部。當空閑內(nèi)存鏈表為空的時候,表示此時交換機沒有可用的空閑數(shù)據(jù)包緩存塊可以使用,新收到的數(shù)據(jù)報文因為無法緩存,會被直接丟棄。

空閑內(nèi)存鏈表有一個頭指針(Header PTR)來指向這個隊列(Queue)和第一個包的Queue link list內(nèi)存,如圖4所示。