[发明专利]一种交换机流量控制方法和交换机

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种交换机流量控制方法和交换机。

背景技术

IEEE 802.3(Institute of Electrical and Electronics Engineers 802.3，美国电气和电子工程师协会局域网协议)描述物理层和数据链路层的MAC子层的实现方法，在多种物理媒体上以多种速率采用CSMA/CD(Carrier Sense MultipleAccess/Collision Detect，载波监听多路访问/冲突检测)访问方式进行数据传输。IEEE 802.3中规定了一种MAC(Media Access Control，介质访问控制)Control(控制)帧，MAC Control帧是一类特殊的帧，用来在设备之间交互MAC Control信息，其结构和普通的以太网帧一样，其格式如表1所示：

表1

MAC Control帧中，除去MAC头，即DESTINATION ADDRESS(目的地址)、SOURCE ADDRESS(源地址)以及LENGTH/TYPE(长度/类型)，以及MAC头之后表示MAC Control帧类型的MAC CONTROL OPCODE字节外，剩余44个字节用来携带参数，即MAC CONTROL PARAMETERS(MAC控制参数)字段。如果参数不足44个字节，参数后面的字节全部用0来填充。

其中，LENGTH/TYPE字段占用的值为固定的0x8808，MAC CONTROLOPCODE为0001时，表示该MAC Control帧的类型为PAUSE(暂停)帧，MACCONTROL OPCODE值0000以及0002到FFFF为保留值。

PAUSE帧是一种特殊的MAC CONTROL帧，可以用于解决二层交换机转发网络中的流量拥塞问题：

在二层交换机转发网络中，经常会出现图1所示的情况：对于交换机1，流量从两个端口进，从一个端口出。此时，如果两个入端口的带宽和大于一个出端口的带宽，则很容易导致出端口发生流量拥塞。当交换机1的出端口发生流量拥塞时，交换机2和3无法感知，如果交换机2、3继续高速发送报文，则会导致交换机1大量丢包。

根据IEEE 802.3的规定，PAUSE帧的MAC CONTROL PARAMETERS字段中携带时间长度n_quanta(时间量子)，接收到该PAUSE帧的报文发送设备需要暂停报文的发送，暂停时间为n_quanta。n_quanta的有效值从0到65535，单位是pause quanta即暂停时间量子，一个暂停时间量子是512个time bit。

通过PAUSE帧解决上述流量拥塞时产生的丢包问题的基本原理是：接收报文的一方不断地发出PAUSE帧，告诉报文发送方降低相应报文的发送速度。报文发送方收到PAUSE指示，会在发送报文的数据帧和数据帧之间间隔一小段时间，这样就达到了降低报文发送速度的目的。例如，当本端交换机和对端交换机都开启了流量控制功能后，如果本端交换机发生拥塞，本端交换机将向对端交换机发送PAUSE帧，通知对端交换机暂时停止发送报文或降低报文的发送速度；对端交换机在接收到该消息后，将暂停向本端交换机发送报文或降低报文的发送速度，从而减小了本端交换机的报文转发流量，避免了本端交换机报文丢失现象的发生，保证了网络业务的正常运行。

但是，这种PAUSE帧控制方法会导致交换机整机转发性能的下降：如图2所示，灰色箭头表示的是从交换机A的出端口1转发的流量，黑色箭头表示的是从交换机A的出端口2转发的流量，箭头的粗细表示流量的大小。当黑色流量导致交换机A的出端口2发生拥塞的时候，交换机A通过黑色流量的入端口3、4、5向黑色流量的发送方交换机B、C、D发送PAUSE帧，交换机B、C、D收到PAUSE帧后，会降低各自向交换机A的报文发送速率，包括黑色流量的报文发送速率与灰色流量的报文发送速率，这样会导致灰色流量与黑色流量转发速率的同时降低，但实际上这时候的灰色流量是可以继续保持原转发速率的。因此，黑色流量因为自己的拥塞而影响了灰色流量的高速转发，进而导致整个交换机A的转发性能下降。

所以，现有技术的缺点在于：

当交换机的个别端口流量拥塞时，交换机向该端口的流量发送方发送PAUSE帧，降低该端口的流量发送方向该交换机发送的所有流量的发送速率，导致该交换机的整体流量转发速率降低，整机转发性能下降。

发明内容

本发明提供了一种交换机流量控制方法和交换机，以达到流量控制的目的，同时又可以高速正常转发流量。