[发明专利]分组调度方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及分组调度。如本文所使用的，术语“分组”广泛地用于包含例如在OSI模型的任何层(例如网络层、传输层、数据物理通信链路层、应用层等)的任何数据单元。

背景技术

当多个分组争用共同出局通信链路(例如物理通信链路或者伪线)时，分组调度是必要的。这种情况通常在路由器(和其它网络元件)中发生。在其最简单形式，路由器将第一网络与第二网络连接。也就是说，存在将路由器的第一网络接口连接到第一网络的第一物理通信链路以及将路由器的第二网络接口连接到第二网络的第二物理通信链路，由此使路由器能够在两个网络之间路由分组。路由器可经由第一物理通信链路从第一网络接收预计送往第二网络中的节点的分组。在某些时间点，这些分组到达路由器的速率可超过路由器能够将分组传送到第二物理通信链路的速率(例如，第二物理通信链路可具有比第一物理通信链路要低的带宽)。因此，路由器可采用分组队列来暂时存储所接收分组。因此，在任何给定时间点，路由器可能在其分组队列中存储从第一网络接收并且预计送往第二网络的多个分组。由于可存在将路由器连接到第二网络的单个物理通信链路，所以排队分组将“争用”这个公共出局物理通信链路。因此，路由器要求分组调度的某种方法。也就是说，路由器需要选择排队分组的哪一个接下来将获得出局传输的某种方式。

一种分组调度技术涉及：(a) 创建具有根调度节点、叶调度节点集合和零或更多聚合调度节点的调度树，其中每个叶调度节点与分组队列关联；以及(b) 采用调度引擎连续地遍历调度树，以便到达叶调度节点并且将分组从与叶调度节点关联的分组队列移动到传送队列。这种技术的一个问题在于，调度引擎的性能可因存储器带宽限制以及用于访问和更新各调度节点的共享状态信息的争用开销等等而受到限制。

因此，所需的是一种改进的分组调度过程。

发明内容

本文中描述用于改进路由器(或其它网络元件)的网络接口中的分组调度的方法和设备。一种方法是：将网络接口中缓冲以供传输(例如供在物理通信链路或端口伪线或者链路聚合组(LAG)上的传输)的分组分段为多个调度域，其中各调度域由调度树来表示；将各调度树指配给独立虚拟端口调度引擎；以及采用顶级调度引擎在虚拟端口调度引擎的输出之间进行调度，以便进行对哪个缓冲分组要传送(以及移动到网络接口的传送队列)的最终选择。

使虚拟端口调度引擎并行地并且基本上相互无关地进行操作极大地减小对于每个单独调度决策必须考虑的共享状态的量。因此，通过这种技术，能够将分组移入传送队列的速率可实质上增加。因此，如果网络接口连接到高速通信链路(例如100千兆位/每秒(Gbps)物理通信链路)，则调度系统足够迅速地进行操作以利用通信链路的全带宽的能力得到增强。

相应地，在一个方面，提供一种分组调度设备。在一些实施例中，分组调度设备包括：第一调度引擎(例如第一虚拟端口调度引擎)；第二调度引擎(例如第二虚拟端口调度引擎)；以及第三调度引擎(例如顶级调度引擎)。第一调度引擎可操作以：(a) 从分组队列的第一集合中选择分组队列；以及(b) 将分组从所选分组队列移动到中间分组队列的第一集合中包含的中间分组队列。第一调度引擎可配置成使用与调度节点的第一集合(例如形成调度树的调度节点的分级设置集合)对应的信息来执行分组队列选择。

与第一调度引擎相似，第二调度引擎可操作以：(a) 从分组队列的第二集合中选择分组队列；以及(b) 将分组从所选分组队列移动到中间分组队列的第二集合中包含的中间分组队列。第二调度引擎可配置成使用与调度节点的第二集合对应的信息来执行分组队列选择。在一些实施例中，第一调度引擎和第二调度引擎配置成相互无关地选择分组队列，使得状态信息无需在第一与第二调度引擎之间共享。第三调度引擎可操作以：(a) 从包括中间分组队列的第一集合和中间分组队列的第二集合的分组队列集合中选择分组队列；以及(b) 将分组从所选分组队列移动到传送队列。

在一些实施例中，分组调度设备可在网络接口中实现，并且还包括配置成将分组从传送队列传送到通信链路上的分组传送器。

在一些实施例中，第一和第二调度引擎是包括计算机可读介质的基于软件的调度引擎，计算机可读介质中存储了加载到处理器并且由其来运行的计算机代码，以及第三调度引擎是使用专用集成电路(ASIC)来实现的基于纯硬件的调度引擎。