[发明专利]用于调度多个流的分组的方法和用于执行该方法的系统

说明书

技术领域

本发明一般涉及面向分组网络的路由器中的流处理，特别地，涉及用 于调度属于在路由器接收的多个流的分组的方法，以及用于执行所述方法 的调度系统。

背景技术

通过诸如公共互联网或专有以太网的面向分组网络传输的复用分组 流，当前由属于多个不同流的多个分组构成。信息，诸如在每一个分组中 包括的源和目的地址，使得面向分组网络中存在的处理节点和路由器能够 确定分组所属的流。因而，给定流中的所有分组以相同的方式被处理节点 和路由器处理。

根据它们涉及的应用，流被分类成不同的QoS(服务质量)种类。例 如，与音频-视频应用相关的流，相较于与典型的数据传送应用相关的流， 需要最高级的QoS。

在特定路由器上，出口侧可用的全局带宽可能亚于传输流入路由器的 所有不同流的所有分组所必要的带宽。在这样的拥塞情形中，不同流的分 组被存储在路由器内的分组队列中，直至可用出口带宽能够转发它们。为 了确保在路由器出口侧同等表示相同种类的流(即，从用于相同种类的所 有流的不同分组队列中提取大约相同数量的数据，用于传输)，并且为了 避免给定流的所有分组，一旦被存储，相较相同种类的其它流的分组，被 提取的机会更少，使用公平调度方法。

在传统的WFQ(加权公平排队)中，接收分组的调度根据分组在路 由器被接收时打上(stamp)的虚拟时间信息来确定。每一个流被关联到 公平带宽份额，所述公平带宽份额被用来计算在属于相同流的连续分组上 打上的时间信息之间的差。当发送分组时，调度器在所有缓存分组中搜索 具有最低时间戳的一个。

公平调度对两个种类的流具有不同的影响。属于具有大于路由器出口 侧可用的公平吞吐量的到达吞吐量的流的分组，被缓存在分组队列中，以 放慢流的服务到公平吞吐量。具有亚于公平吞吐量的到达吞吐量的流以最 小时延通过路由器。

然而，确定在通过路由器的复用分组流中包括的每一个流的每一个分 组的虚拟时间需要在路由器中实现复杂的计算电路，所述虚拟时间根据在 给定时间通过路由器的入队流(enqueued flows)的数量来计算(例如，如 果十个不同流到达路由器，公平吞吐量可以是路由器出口侧可用的以十划 分的总带宽)。而且，搜索具有最低虚拟时间的分组的复杂度是log(n) 的数量级，其中，n是通过路由器的流的数量。从而，在接收大量流的路 由器中难以实现该方法的意义上，这样的复杂度可以表现为一种限制。

当前用来进行公平排队的另一方案根据DRR(差额轮询)算法实施调 度。DRR算法根据已知的“轮询”原理以循环方式处理不同流。更精确地， 为了实施基于DRR的调度，路由器拥有多个分组队列。所述多个分组队 列的每一个队列被指派给给定流，并且当路由器出口侧的可用带宽不足以 一旦分组被路由器接收就立即发送它时，可以临时存储所述给定流的分组。

对于分组队列的每一个，提取要由路由器转发的分组被循环实施。每 一个队列被授权每一次循环提取直到限额的多个分组，所述限额是预定分 组数或者预定字节量。此外，所述限额可以视所述队列的每一个而不同。

本发明的主要优势之一是它的实现的复杂度不取决于跨路由器传输的 流的数量。

然而，为了避免摆脱不同分组队列中存储的所有分组所必要的大量循 环，限额当前被设置为高值。从而，对于每一个分组队列，在每一次循环， 可以提取大量分组，造成由路由器转发的复用分组流中的单个流的分组突 发。换言之，在包含属于相同流的从而分组的长序列的意义上，所转发的 分组流的分组的分布不再是均匀的。

突发事件，其打破复用分组流的均匀性，在传输期间应当尽可能被避 免。实际上，在由于相同流的两个连续分组之间的时间间隔变得太小，复 用分组流呈现分组的这种非均匀分布时，当前分组网络中使用的很多分组 处理单元，诸如全局交换卡或深度分组检测节点，不能够正常运行。

鉴于上述内容，传统加权公平排队或差额轮询DRR方法中没有一个 完全令人满意地用于在路由器中使用，因为前者的复杂度随要处理的流的 数量增加，而后者在路由器出口侧产生“突发”事件。

发明内容

本发明的目标是提供一种简单有效的调度器，所述调度器通过以公平 方式调度属于不同流的分组，同时保持电路的复杂度独立于要处理的流的 数量，并且避免突发的堆积。另一目标是每流存储最小信息量，以便路由 器能够在例如成千上万流中轻松共享它的带宽。