[发明专利]重排序方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及对在一个网络中从一输入端口到一输出端口被传输的数据报文或数据分组的重排序的方法和设备。

本发明的背景

在对正在网络中传输的数据报文的处理操作中，将数据报文的输入流分布到几个不同的并行处理单元(如服务器)上，对处理可能是必要的或非常有益的。在一些实例中，一个处理单元在某些情况下没有时间处理所有被传输的数据报文。那么，当然在可能或不太昂贵时，可以使用更快的处理单元，但是作为另一选择也可以使用几个并行单元。为了以一种尽量有效的方式利用几个处理单元，需要在可用的处理单元上对数据分组进行动态分配。例如，在某一时刻具有最低负载的单元将获得将到达网络的下一个报文以便处理。另一种选择是在可用处理单元之间动态地分配输入报文。如果来自众多输入端口的负载被动态地分配到几个处理单元上，那么此动态分配的将体现重大优越性。那么，将获得一统计收益，导致较每个输入端口相关于一选定的，预定义处理单元的情况，总计服务器容量可以被相当地降低。

无论如何，数据报文流通常包括来自不同源的报文，它们将被以报文到达时的相同顺序移交到各自的目的地。在动态分配中，不能确保维持正确的序列次序，因为不能确保处理单元运行的同样快。为了仍能实现这一动态负载分配，单独数据报文的正确序列次序必须以某种方法被恢复，至少在从网络移交和传输之前。解决这一问题的传统方法是，在每个报文在网络的一输入端口被接收时，标上一个序列编号并在从网络移交时，用被向前转发的数据分组的序列编号执行一个重排序，在转发之前这些序列编号被从数据报文中移去。

在这种情况下正确的序列次序要求只对一对源和目的有效。传统上，源和目的用网络中和数据报文中的唯一的地址识别。在网络的输入端口，每个输入报文必须被分配一个指示报文与来自同一源的，上一个已到达报文相对关系的报文序列位置的序列编号或次序编号，为的是能在输出端口恢复数据报文的序列次序。因此，这个被分配的序列编号在输入端口必须取自被输入端口中逻辑电路建立的一存储器或一列表，并且它还包含每一种可能的源和目的组合的当前、下一个序列编号，或至少是到达输入端口的数据分组中已经遇到的这样的源和目的对。源和目的这样的组合的一个非常长的列表及当前序列编号在许多情况下必须被存储和管理，并在一个新的数据分组的到达时，平均讲，为了寻找对收到的数据分组有效的相同的源和目的组合，列表的一半必须被搜索，这样的一个列表将通常包括成百上千的记录，其中的一个搜索操作将需要一不能接受长度的时间周期。

先前的技术

专利US-A5,127,000描述了一个具备自动重排序的分组分布网络。如果分组沿不同路径穿过网络，它们可能产生不同的迟延且因此分组可能以错误的序列次序到达输出端口。该专利公开了一种在输出端口恢复分组序列次序的方法。按照相应的文件，提供一个电路以在网络的输入端口处为分组提供一个＂时间标记＂。在输出前，网络所导致的分组时间迟延被检测。分组进一步被时延，以使总时延等于预定义的值。因此，穿越网络的总时延将近似为常数，且分组以它们抵达输入端口相同的序列次序移交给输出端口。

专利US-A4,807,224涉及一个用于将分组形式的数据分布到大量的接收器的系统。一个中央单元顺序地放出包含一信息域和一序列编号的分组到许多接收器和备用单元。每个接收器复制数据分组到一个缓存器，以便能够选择接收器感兴趣的部分。如果接收器发现一个分组丢失，它可以从一个备用单元得到。如果自从上一个分组被接收后一个预定义的时间周期已经逝去或一个具有一错误序列编号的分组到达，则认为一个分组丢失。这样接收器在传输错误发生时可以恢复序列次序。

专利US-A4,630,260涉及一个用于在网络输出端将穿过分组分布网络的分组用维持的序列次序链接起来的方法。简单地通过不能让具有相同地址的分组在同一节点上并行被发送的方法来维持序列次序。

专利US-A5,173,897涉及一个ATM-网络，其中逻辑连接的连续信元被以尽可能不同的路由传输到输出端。在输入端，连续的序列编号被分配给信元。在输出端，每个信元被保持到在网络交换区域中没有较早的信元可以被缓存为止。

本发明的描述

本发明的目的是在数据分组的传输可能需要变长的时间周期时，提供在网络中以一种有效的方式传输数据分组的方法，并提供一个采用此方法的网络。

另一个目的是提供一个在输入和输出处，具有有限的管理列表存储器空间的，从输入到输出传输数据分组的方法和网络。