[发明专利]用于监测网络上节点处的数据流的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字通信，尤其涉及用于交换在数字数据网络中所使用的交换节点中的数据包(packet)并监测交换节点处的数据流的设备和方法。

背景技术

已开发了数字网络，以有助于在数字计算机系统和各种其它类型的装置之间传递包括数据和程序等信息。已利用各种信息传递方法而开发和实现了各种类型的网络。在现代网络中，通过由各种形式的通信链路互连的交换节点所形成的网来传递信息。这种网互连形式也使得从每个计算机系统或其它装置至另一计算机系统或其它装置的网络之间可获得大量路径。

从源装置向目的地装置所传递的信息通常是以固定或可变长度数据包的形式传递的，一般由交换节点经由一通信链路来接收每个数据包并经由另一通信链路发送，从而有助于沿至目的地装置的路径把包传递到目的地装置或另一交换节点。每个包通常包括地址信息，该地址信息包括识别产生该包的装置的源地址以及识别要接收该包的某个或某些特定装置的目的地地址。

通常，交换节点包括一个或多个输入端口，每个输入端口连接到网络上的一条通信链路以接收数据包，交换节点还包括一个或多个输出端口，每个输出端口也连接到网络上的一条通信链路以发送包。每个节点通常还包括一交换网络(switch fabric)，它把数据包从输入端口耦合到输出端口以发送。

通常，网络服务提供者维持和操作一个或多个交换节点，这些节点可通过交换网络把数据包从输入通信链路传递到输出通信链路。这些提供者向使用这些链路跨越网络上的节点传递数据的客户收费。通常，这些费用涉及客户可期望通过节点转发数据的最大数据速率。

通常给一节点处的每条链路指派至少一个“服务类”，服务类涉及提供给使用该链路的客户的最大可允许数据速率，而最大可允许数据速率以客户付给提供者的费用为基础。在许多情况下，可给每条链路指派有关单个用户或多个用户的多个服务类。

服务提供者的兴趣在于监测或“监视(policing)”每条链路上的数据话务量来确定客户使用对其所分配的链路是否在约定的限度内。在确定链路的使用即数据速率超过约定限度时，可识别数据包并如此作标记即标为“超出约定”。在许多情况下，仔细地监测每一服务类处的每条链路上的数据话务量是重要的。通常还想要相对于特定包可能超出约定的程度来给数据包作标记。例如，如果一特定包仅稍稍超出约定，则可能想要这样给包作标记。此外，在极端的链路过度使用的情况下，可能也想要如此给数据包作标记。

在某些系统中，使用包超过链路的约定数据速率的程度来设定丢弃该包的优先级。给仅稍稍超过约定速率的包指派相对低的“丢弃合格”值，而给大大超过最大速率的包指派高的丢弃合格值。在变得必须丢弃一特定包的事件中，与那些具有较低丢弃合格值的包相比，更可能丢弃那些具有较高丢弃合格值的包。

已利用几种方案来监测具有多个服务类的多条链路上的数据流速率。一个普通的方案叫做“漏桶(leaky bucket)”方案。在此方案下，把通常叫做“桶”的存储器或寄存器的存储单元分配给每个链路和服务类。每个存储单元或桶保存对其指派的链路和服务类所接收到的数据单元数的计数。一个数据单元可以是一个字节的数据或一组数据字节(例如，在每个数据包传递多个字节的数据时)。对于每个桶，产生和存储涉及相关链路和服务类的最大可允许数据速率的预定阈值数目的数据单元。在接收到一数据包时，把数据单元(字节)数加到桶中的当前值或计数中，把已更新的值与阈值相比较。如果更新的值超过阈值，则把输入的数据包标为超过阈值。由于监视的是数据速率而不是接收到的数据的总量，所以把存储在每个桶中的值或计数周期性地递减预定数目的数据单元，此预定数目的数据单元涉及最大可允许数据速率和发生递减的周期。通常把此递减叫做桶“泄漏”。通过以准确的预定速率使桶泄漏，保证了在桶中的数据单元数超过预定阈值时已超过最大可允许数据速率。

为了识别超过最大可允许数据速率的数据量大的短脉冲串，想要使每个桶都泄漏并尽可能经常地进形阈值比较。在未足以经常地泄漏和检查桶时，可能错过这样的短脉冲串。在具有相对少量的桶的相对小的系统中，该系统可相对快地对所有的桶进行循环，从而可把数据量大的短脉冲串识别为超出约定。在这种系统中，桶采用存储单元的形式，且以系统软件进行泄漏和检查。然而，当系统变得更大而具有更多数量的链路和服务类继而具有更多数量的桶时，对每个桶的泄漏和检查周期变得较长。因而，不能频繁地保存这些桶，而且不能识别大的短数据脉冲串的似然性增加了。因而，这种系统中的数据率监视变得不够准确。

发明内容