[发明专利]控制队列缓冲区的方法

说明书

技术领域

本申请书涉及控制队列缓冲区的方法，所述队列缓冲区连接到链路并且被安排来对准备通过所述链路发送的数据单元进行排队。

背景技术

在基于数据单元的通信中，亦即，其中，要传输的信息分成多个单元，而且各个单元通过通信网络发送，众所周知，在沿着网络的链路上提供队列缓冲区，使得通过这样的链路传输的单元可以被缓冲。缓冲区可以是发送或输入缓冲区(亦即用于要通过所述链路发送的数据单元的缓冲区)或接收或输出缓冲区(亦即用于已经通过所述链路发送的数据单元的缓冲区)。

用于传输数据的这样的单元可以有不同的名称，诸如通信协议数据单元、帧、分组、段、单元(cell)等，取决于特定的上下文、所用的特定通信协议和某些其他习惯。在本文献的情况下，所有这样的数据单元都一般地称作数据单元。

把数据单元放入队列、使它们在所述队列中向前走、并从所述队列取出数据单元的程序称作队列管理。

在数据单元传输网络中一种已知的现象是所谓拥塞现象。拥塞的意思是已经不可能轻易地处理准备通过所述连接或链路传输的数据单元数目的状态。由于在给定链路上拥塞的结果，与所述链路相关的队列缓冲区中的数据单元数目将增加。对拥塞状态作出反应，众所周知，已实现一种所谓队满丢弃(drop-on-full)的数据单元丢弃机制，按照所述机制，所述队列缓冲区接收新数据单元时，将与队列长度相关的参数，诸如实际队列长度或平均队列长度与预定的阈值比较，若超过阈值，则丢弃数据单元。所述阈值指示队满状态。“丢弃”的意思是不把它放入队列，因而不会把它进一步传输。

准备丢弃的数据单元可以是新到的数据单元，在这种情况下，所述机制被称作队尾丢弃，除队尾丢弃技术外，已知还实现所谓随机丢弃，其中按照随机函数挑选一个已经在队列中的数据单元，或者所谓队首丢弃，其中丢弃所述队列中的第一个数据单元。这样的队满丢弃机制不仅用来减少拥塞链路的负载，而且用来向所述数据单元的信源和/或目的地发出暗示性拥塞通知。就是说，例如，正如从TCP(传输控制协议)已知的，对数据单元的接收者和发送者一般都实现拥塞控制机制，使得当检测到数据单元已经丢失时，减少数据单元的发送速率和/或数量。

除一旦超过预定的阈值，亦即一旦判定队“满”，就开始丢弃数据单元这样的队列管理系统之外，还有人提出了比较老练的管理方案，被称作积极的队列管理，在意见征询(Request for Comment (RFC))2309中作了描述。更具体地说，RFC 2309建议被称作随机早期检测(RED)的积极队列管理机制。按照RFC 2309，RED的概念是认识到不要等到队满，而是实现一种在达到队满状态之前就导致丢弃某些分组的机制是有用的。

按照RFC 2309，RED算法包括两个主要部分，就是说，首先估计平均队列的大小，然后决定是否丢弃输入的数据单元。更具体地说，当新数据单元到达时，所述算法估计平均队列大小，若平均队列大小处于最小阈值min_th和最大阈值max_th之间，则作为平均队列大小的函数计算一个几率值，并根据所得几率判断是否要丢弃所述输入的数据单元。若平均队列大小超过最大阈值max_th，则所述输入的数据单元必须丢弃。几率函数是一个线性函数，它具有一个值p(min_th)＝0，而其中p(max_th)是预定的最大几率max_p，其中max_p小于1。

关于最小阈值min_th或最大阈值max_th的选择，RFC 2309并未提供任何信息。

在Sally Floyd和Van Jacobson在1993年8月的IEEE/ACM Transaction on networking上的“避免拥塞的随机早期检测网关”一文中对RED算法作了广泛的讨论，其中最小阈值min_th，最大阈值max_th和最大几率max_p都被设置为固定的参数。关于min_th和max_th的选择，它指出这些阈值的最佳值取决于需要的平均队列大小，而max_th的最佳值部分地取决于链路可以允许的最大平均延迟时间。另外，它指出max_th至少应为min_th的两倍。