[发明专利]一种用于发送数据包的网络设备、方法及存储介质

说明书

用于发送具有数据包属性的数据包的网络设备，包括：‑用于在所述网络设备中对数据包进行排队的至少两个输入‑输出‑缓冲器；‑逗留时间计算器，用于计算在所述至少两个输入‑输出‑缓冲器中每个起始数据包的逗留相关时间；‑逗留相关时间适配器，用于基于分配到对应的输入‑输出‑缓冲器的适应函数，将所述逗留相关时间适配为在所述至少两个输入‑输出‑缓冲器中每个起始数据包的适配时间；‑调度器，用于根据适配时间来调度出站数据包。

技术领域

本发明涉及网络设备中的数据包的调度。更具体地，本发明涉及针对优先级和/或延迟调度进行优化的调度机制。

背景技术

目前，纯优先级调度通常与速率限制器(监管或整形)结合，以确保较低优先级业务的最小吞吐量。加权轮询也被应用以确保不同业务类别的特定最小速率，但这不能保证延迟的优先次序。这两个系统均不能用于由如传输控制协议TCP的终端系统拥塞控制所驱动的贪婪业务而不损失低延迟优势(当前TCP创建大队列)。

另外，这些解决方案具有固定的带宽限制(在关于加权轮询的某些情况下，带宽限制与波动的当前链路容量有关)并且不根据拥塞级别来平衡类别权重(将容量平衡到每个类别中活动的流的数量)。

替代地，共享或耦合的活动队列管理AQM可以被应用在两个队列上以平衡流速率，其通过发送正确的标记/丢弃信号来引导终端系统中的拥塞控制算法。可以通过丢弃或标记数据包对TCP进行拥塞控制，但是由于拥塞控制中的最小窗口(dc)tcp，每个流至少保留1或2个数据包正在传送 (in flight)；如果所有数据包都被标记，则它们的窗口将不会降低到1个数据包以下，这意味着至少有一个或两个未确认的数据包总是通过tcp发送。如果比带宽时延积中更多的数据包正在传送(in flight)，则它们将在瓶颈链路的队列中结束。因此，如果有比带宽时延积更多的TCP流活动，那肯定是这种情况。如果使用纯优先级调度，则优先类别将在队列中持续具有数据包，并且较低优先级的流将会挨饿。

本发明的目的是提供一种数据包调度系统，其允许没有挨饿流的公平的优先级排序和/或延迟。

发明内容

为此，本发明提供了一种用于发送具有数据包属性的数据包的网络设备，包括：

-至少两个输入-输出-缓冲器，用于对网络设备中的数据包进行排队；

-逗留时间(sojourn time)计算器，用于计算在至少两个输入-输出- 缓冲器中每个起始数据包的逗留相关时间；

-逗留相关时间适配器，用于基于分配给对应的输入-输出-缓冲器的适配函数，将所述逗留相关时间适配为针对在所述至少两个输入-输出-缓冲器中每个起始数据包的适配时间；

-调度器，用于根据适配时间来调度出站数据包。

本发明的网络设备适于取决于队列中第一个数据包的逗留相关时间来调度不同队列上的数据包。每个队列就可以将不同的适配函数应用到该逗留相关时间。具有最大适配值的队列可以被调度。因此，适配函数允许实现按优先级排序，同时基于适配的逗留相关时间的调度允许公平调度。

实验室测试设置(使用真正的住宅网关RGW，阿尔卡特朗讯ISAM 和阿尔卡特朗讯服务路由器)表明，使用根据现有技术的严格优先级调度器在具有8ms基本RTT的40Mbit链路(带宽时延积约为30个数据包) 上只可以支持15个并行的低等待时间的流。如果更多的流正并行运行，则非优选的流将会挨饿(优先级队列始终是满的)。如果基本往返时间RTT进一步减少到例如4ms(通过禁用物理层上的某些机制)，则将只支持8 个低优先级的流。使用本发明的机制，对最小基本RTT以及流的数量均没有限制。

优选地，网络设备还包括分类器，用于基于数据包属性将接收到的数据包分类到至少两个输入-输出-缓冲器之一中。因此，可以通过将数据包输入到预定的缓冲器中对数据包进行按优先级排序。