專利名稱：一種結(jié)合整形的分級式隊列調(diào)度方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)通信技術(shù)領(lǐng)域，具體來講是一種結(jié)合整形的分級式隊列調(diào)度方法。
背景技術(shù)：
隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的飛速發(fā)展，各種新型業(yè)務(wù)不斷出現(xiàn)，各種網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)量也越來越大， 網(wǎng)絡(luò)擁塞極為常見。對網(wǎng)絡(luò)的Qos (Quality ofkrvice，服務(wù)質(zhì)量)性能提出了更高的、更差異化的要求。隊列調(diào)度和整形正是Qos技術(shù)的關(guān)鍵。數(shù)據(jù)通信設(shè)備使用隊列調(diào)度用于保證高優(yōu)先級的業(yè)務(wù)流能夠被優(yōu)先調(diào)用，低優(yōu)先級的業(yè)務(wù)流后被調(diào)用，或者使用隊列調(diào)度使各種業(yè)務(wù)流按照各種配置的權(quán)重來被調(diào)度轉(zhuǎn)發(fā)。使用隊列整形則對某種業(yè)務(wù)的流量進(jìn)行速率限制，使該業(yè)務(wù)的流量不至于占用過多的網(wǎng)絡(luò)資源從而使其他業(yè)務(wù)的流量得不到保證。所述隊列調(diào)度的關(guān)鍵技術(shù)一般是采用SP(strict priority，嚴(yán)格優(yōu)先級隊列)或 WRR(weighted round robin，加權(quán)公平隊列)，或者是兩者的結(jié)合。其中，SP是將優(yōu)先級高的隊列優(yōu)先調(diào)度發(fā)送，優(yōu)先級低的隊列只有在優(yōu)先級高的隊列空才會被發(fā)送；WRR為每個隊列配置一個權(quán)值，各個隊列按照權(quán)值發(fā)送數(shù)據(jù)包，要求高的隊列分配較多的權(quán)值，要求低的隊列分配較少的權(quán)值，這樣能保證每個隊列都能得到服務(wù)；SP與WRR結(jié)合則是將某些隊列設(shè)置為SP模式，其余隊列設(shè)置為WRR模式，在調(diào)度是首先發(fā)送SP隊列，只有SP隊列空時對其余隊列按照WRR模式進(jìn)行調(diào)度發(fā)送。所述隊列整形的關(guān)鍵技術(shù)一般是對每個隊列采用單令牌桶算法整形或者雙令牌桶算法整形。其中，單令牌桶算法通過配置令牌桶的填充速率和令牌桶的深度，將該隊列的流量速率限制在填充速率下；雙令牌桶算法則是采用均值令牌桶和峰值令牌桶，分別配置不同的填充速率和令牌桶深度，均值令牌桶的填充速率為該隊列提供的最小保證帶寬，峰值令牌桶的填充速率則對該隊列進(jìn)行最大帶寬限制。目前，現(xiàn)有的技術(shù)是將隊列調(diào)度和整形獨(dú)立使用，其步驟如下1、對各個隊列的調(diào)度模式和權(quán)值，以及整形令牌桶的填充速率和最大深度進(jìn)行配置；2、隊列模塊根據(jù)隊列調(diào)度模式和權(quán)值進(jìn)行隊列的調(diào)度選擇，并從隊列模塊讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)包；3、整形模塊根據(jù)數(shù)據(jù)包的長度進(jìn)行判斷，若包長度小于令牌桶的令牌數(shù)則允許發(fā)送；否則退回到隊列中。這種技術(shù)獨(dú)立使用的缺點(diǎn)在于1、隊列調(diào)度選擇進(jìn)行調(diào)度的隊列，并從隊列中讀取的數(shù)據(jù)包，如果在整形模塊的長度判斷時，判決為不允許通過，則會退回到該隊列中，降低了調(diào)度效率，并增加了電路處理的復(fù)雜性。2、在流量擁塞的情況下，若優(yōu)先級高的隊列在SP模式或WRR模式下配置的權(quán)值過大，就會長期占用調(diào)度機(jī)會，使優(yōu)先級低的隊列得不到調(diào)度機(jī)會，無法得到最小保證帶寬。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)合整形的分級式隊列調(diào)度方法，可以提高數(shù)據(jù)包的調(diào)度效率，簡化電路，并使每個隊列的最小保證帶寬得到保證。為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是一種結(jié)合整形的分級式隊列調(diào)度方法，包括如下步驟a.根據(jù)輸入數(shù)據(jù)包的隊列號，將數(shù)據(jù)包描述信息存放到相應(yīng)的隊列中， 若數(shù)據(jù)包描述信息不為空，則存放該數(shù)據(jù)包描述信息的隊列為激活狀態(tài)，即為激活隊列； b.為每個隊列配置整形參數(shù)，包括雙令牌桶中均值令牌桶的填充速率和最大深度、峰值桶的填充速率和最大深度、調(diào)度模式以及相應(yīng)的權(quán)值；c.采用一個雙令牌桶對每個隊列的流量進(jìn)行整形，令牌桶根據(jù)配置的填充速率定時注入令牌，并在調(diào)度一個包描述信息時將減去相應(yīng)令牌桶的令牌數(shù)，確定該隊列的流量整形狀態(tài)；d.根據(jù)每個隊列的整形狀態(tài)、激活狀態(tài)、配置的調(diào)度模式、配置權(quán)值，進(jìn)行分級式的調(diào)度選擇，選擇進(jìn)行調(diào)度的隊列，并從選擇的隊列中讀取一個數(shù)據(jù)包描述信息；e.根據(jù)所讀取的數(shù)據(jù)包描述信息，將讀取數(shù)據(jù)向下游發(fā)送。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，若一個隊列均值令牌桶的令牌數(shù)為正，則該隊列的整形狀態(tài)為狀態(tài)1，表示該隊列的流量沒有達(dá)到最小保證帶寬；若一個隊列均值令牌桶的令牌數(shù)為負(fù)而峰值桶的令牌數(shù)為正，則該隊列的整形狀態(tài)為狀態(tài)2，表示該隊列的流量達(dá)到了最小保證帶寬但沒有超過最大限制帶寬；若一個隊列均值令牌桶的令牌數(shù)和峰值令牌桶的令牌數(shù)均為負(fù)，則該隊列的整形狀態(tài)為狀態(tài)3，表示該隊列的流量超過了最大限制帶寬。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述均值令牌桶的令牌注入數(shù)量由配置的均值令牌桶的填充速率決定，峰值令牌桶的令牌注入數(shù)量由配置的峰值令牌桶的填充速率決定。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述分級式的調(diào)度依據(jù)為每個隊列的整形狀態(tài)及激活狀態(tài)；其包含三個調(diào)度級別狀態(tài)1的激活隊列調(diào)度優(yōu)先級最高，首先對這個調(diào)度級別的激活隊列進(jìn)行調(diào)度；狀態(tài)2的激活隊列調(diào)度優(yōu)先級其次，沒有狀態(tài)1的激活隊列情況下，才對此級別的激活隊列進(jìn)行調(diào)度選擇；狀態(tài)3或沒有激活的隊列優(yōu)先級最低，不會對此級別的激活隊列進(jìn)行調(diào)度選擇。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，若該隊列的整形狀態(tài)為狀態(tài)1，則將均值令牌桶和峰值令牌桶的令牌數(shù)都減去數(shù)據(jù)包的長度；若該隊列的整形狀態(tài)為狀態(tài)2，則只將峰值令牌桶的令牌數(shù)減去數(shù)據(jù)包的長度。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述令牌桶中的令牌數(shù)允許為負(fù)，當(dāng)峰值令牌桶的令牌數(shù)為負(fù)時，不會在對此隊列進(jìn)行包描述信息的調(diào)度操作。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述隊列中只有存在著數(shù)據(jù)包描述信息，才會進(jìn)行調(diào)度選擇，所述數(shù)據(jù)包描述信息至少包括該數(shù)據(jù)包的長度和在數(shù)據(jù)緩存中的地址。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述隊列均為一個先入先出隊列結(jié)構(gòu)，當(dāng)一個隊列進(jìn)行調(diào)度時，從相應(yīng)隊列讀取一個數(shù)據(jù)包描述信息。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述均值令牌桶的填充速率決定其隊列的最小保證帶寬，峰值令牌桶的填充速率決定其隊列的最大限制帶寬。本發(fā)明的有益效果在于
第一、本發(fā)明采用與整形相結(jié)合的多級隊列調(diào)度方式，對多個隊列進(jìn)行調(diào)度選擇； 隊列整形采用雙令牌桶算法，為每個隊列給出整形的狀態(tài)，再根據(jù)整形狀態(tài)進(jìn)行隊列的調(diào)度選擇，未達(dá)到最小保證帶寬的隊列優(yōu)先獲得調(diào)度機(jī)會，從而保證了每個隊列的最小保證帶寬，避免了優(yōu)先級高的隊列長期占用帶寬的情況。第二、將隊列整形的狀態(tài)反饋后，再進(jìn)行調(diào)度選擇，對于不符合最大限制帶寬和非激活的隊列，不會進(jìn)行調(diào)度處理，從而避免一次調(diào)度的空操作，提高了調(diào)度效率，簡化了電路。


圖1為本發(fā)明結(jié)合整形的分級式隊列調(diào)度方法實(shí)施例的流程圖；圖2為本發(fā)明中分級式的調(diào)度選擇的流程圖。
具體實(shí)施例方式以下對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明結(jié)合整形的分級式隊列調(diào)度方法，包括如下步驟a.根據(jù)輸入數(shù)據(jù)包的隊列號，將數(shù)據(jù)包描述信息存放到相應(yīng)的隊列中，若數(shù)據(jù)包描述信息不為空，則存放該數(shù)據(jù)包描述信息的隊列為激活狀態(tài)，即為激活隊列。b.為每個隊列配置整形參數(shù)，包括雙令牌桶中均值令牌桶的填充速率和最大深度、峰值桶的填充速率和最大深度、調(diào)度模式以及相應(yīng)的權(quán)值。c.采用一個雙令牌桶對每個隊列的流量進(jìn)行整形，令牌桶根據(jù)配置的填充速率定時注入令牌，并在調(diào)度一個包描述信息時將減去相應(yīng)令牌桶的令牌數(shù)，確定該隊列的流量整形狀態(tài)。d.根據(jù)每個隊列的整形狀態(tài)、激活狀態(tài)、配置的調(diào)度模式、配置權(quán)值，進(jìn)行分級式的調(diào)度選擇，選擇進(jìn)行調(diào)度的隊列，并從選擇的隊列中讀取一個數(shù)據(jù)包描述信息。e.根據(jù)所讀取的數(shù)據(jù)包描述信息，將讀取數(shù)據(jù)向下游發(fā)送。下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1所示，本實(shí)施例中的電路結(jié)構(gòu)主要涉及四個模塊，包括隊列模塊、隊列整形模塊、隊列調(diào)度模塊和發(fā)送模塊。其方式流程如下所示101.隊列模塊根據(jù)輸入數(shù)據(jù)包的隊列號，將數(shù)據(jù)包描述信息存放到相應(yīng)的隊列中。所述每個隊列都為一個FIFO (First Input FirstOutput，先入先出隊列)結(jié)構(gòu)，當(dāng)選擇一個隊列進(jìn)行調(diào)度時，隊列模塊從相應(yīng)的隊列讀取一個數(shù)據(jù)包描述信息。若數(shù)據(jù)包描述信息不為空，則存放該數(shù)據(jù)包描述信息的隊列為激活狀態(tài)，即為激活隊列。隊列模塊提供每個隊列的激活狀態(tài)，只有隊列中存在著數(shù)據(jù)包描述信息，才會進(jìn)行調(diào)度選擇，所述數(shù)據(jù)包描述信息是從數(shù)據(jù)包中提取的特征字段以及相應(yīng)描述組成，至少包括該數(shù)據(jù)包的長度和在數(shù)據(jù)緩存中的地址。102.在隊列整形模塊中，為每個隊列配置整形參數(shù)，雙令牌包括均值令牌桶和峰值令牌桶，配置均值令牌桶的填充速率和最大深度，峰值令牌桶的填充速率和最大深度。103.隊列整形模塊為采用一個雙令牌桶每個隊列的流量進(jìn)行整形，令牌桶根據(jù)配置的填充速率定時注入令牌，并在調(diào)度一個包描述信息時將減去相應(yīng)令牌桶的令牌數(shù)，確定該隊列的流量整形狀態(tài)。所述均值令牌桶的填充速率決定其隊列的最小保證帶寬，峰值令牌桶的填充速率決定其隊列的最大限制帶寬。其中，若一個隊列均值令牌桶的令牌數(shù)為正，則該隊列的整形狀態(tài)為狀態(tài)1，即本實(shí)施例中為MinNotMet，表示該隊列的流量沒有達(dá)到最小保證帶寬。若一個隊列均值令牌桶的令牌數(shù)為負(fù)而峰值桶的令牌數(shù)為正，則該隊列的整形狀態(tài)為狀態(tài)2，即本實(shí)施例中為 MaxNotMet，表示該隊列的流量達(dá)到了最小保證帶寬但沒有超過最大限制帶寬。若一個隊列均值令牌桶的令牌數(shù)和峰值令牌桶的令牌數(shù)均為負(fù)，則該隊列的整形狀態(tài)為狀態(tài)3，即本實(shí)施例中為MaxExceed，表示該隊列的流量超過了最大限制帶寬，將不允許對該隊列進(jìn)行調(diào)度。所述隊列整形令牌桶的令牌數(shù)的更新，是根據(jù)令牌桶的填充速率定時向令牌桶中注入令牌數(shù)，其中均值令牌桶的令牌注入數(shù)量由配置的均值令牌桶的填充速率決定，峰值令牌桶的令牌注入數(shù)量由配置的峰值令牌桶的填充速率決定。當(dāng)調(diào)度出一個隊列的數(shù)據(jù)包描述時，根據(jù)該隊列的整形狀態(tài)隊列令牌桶的整形狀態(tài)對令牌桶的令牌數(shù)進(jìn)行更新若該隊列的整形狀態(tài)為MinNotMet，則將均值令牌桶和峰值令牌桶的令牌數(shù)都減去數(shù)據(jù)包的長度；若隊列的整形狀態(tài)為MaxNotMet，則只將峰值令牌桶的令牌數(shù)減去數(shù)據(jù)包的長度。所述令牌桶中的令牌數(shù)允許為負(fù)，當(dāng)峰值令牌桶的令牌數(shù)為負(fù)時，不會在對此隊列進(jìn)行包描述信息的調(diào)度操作，這種方式避免了一次調(diào)度的空操作，從而提高了調(diào)度效率。104.隊列調(diào)度模塊根據(jù)調(diào)度出的包描述信息，對該隊列的其權(quán)值進(jìn)行更新；根據(jù)每個隊列的整形狀態(tài)、激活狀態(tài)、配置的調(diào)度模式、配置權(quán)值，進(jìn)行分級式的調(diào)度選擇，選擇進(jìn)行調(diào)度的隊列，并從選擇的隊列中讀取一個數(shù)據(jù)包描述信息。隊列調(diào)度模塊和隊列模塊之間進(jìn)行讀取請求信號、激活隊列指示信號的交流。所述隊列調(diào)度模塊采用分級式調(diào)度的依據(jù)為每個隊列的整形狀態(tài)及激活狀態(tài)。 隊列調(diào)度模塊根據(jù)各個隊列的整形狀態(tài)和激活狀態(tài)，將各個隊列劃分成三個調(diào)度級別整形狀態(tài)為MinNotMet的激活隊列調(diào)度優(yōu)先級最高，隊列調(diào)度模塊首先對這個調(diào)度級別的隊列進(jìn)行調(diào)度；整形狀態(tài)為MaxNotMet的激活隊列優(yōu)先級其次，只有不存在整形狀態(tài)為 MinNotMet的激活隊列情況下，才會對此級別的隊列進(jìn)行調(diào)度選擇；整形狀態(tài)為MaxExceed 或沒激活的隊列的優(yōu)先級最低，隊列調(diào)度模塊根本不會對這種隊列進(jìn)行調(diào)度選擇。如圖2所示，分級式的調(diào)度選擇為首先判斷是否存在隊列整形狀態(tài)為MinNotMet 的激活隊列，如果是，根據(jù)配置的調(diào)度算法從整形狀態(tài)為MinNotMet的激活隊列中選擇一個隊列進(jìn)行調(diào)度，結(jié)束；如果否，再判斷是否存在隊列整形狀態(tài)為MaxNotMet的激活隊列， 如果是，則根據(jù)配置的調(diào)度算法從整形狀態(tài)為MaxNotMet的激活隊列中選擇一個隊列進(jìn)行調(diào)度，結(jié)束；如果再判斷是否存在隊列整形狀態(tài)為MaxNotMet的激活隊列的時候?yàn)榉瘢苯咏Y(jié)束。105.根據(jù)所讀取的數(shù)據(jù)包描述信息，將讀取數(shù)據(jù)向下游發(fā)送。本發(fā)明不局限于上述實(shí)施方式，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種結(jié)合整形的分級式隊列調(diào)度方法，其特征在于，包括如下步驟a.根據(jù)輸入數(shù)據(jù)包的隊列號，將數(shù)據(jù)包描述信息存放到相應(yīng)的隊列中，若數(shù)據(jù)包描述信息不為空，則存放該數(shù)據(jù)包描述信息的隊列為激活狀態(tài)，即為激活隊列；b.為每個隊列配置整形參數(shù)，包括雙令牌桶中均值令牌桶的填充速率和最大深度、峰值桶的填充速率和最大深度、調(diào)度模式以及相應(yīng)的權(quán)值；c.采用一個雙令牌桶對每個隊列的流量進(jìn)行整形，令牌桶根據(jù)配置的填充速率定時注入令牌，并在調(diào)度一個包描述信息時將減去相應(yīng)令牌桶的令牌數(shù)，確定該隊列的流量整形狀態(tài)；d.根據(jù)每個隊列的整形狀態(tài)、激活狀態(tài)、配置的調(diào)度模式、配置權(quán)值，進(jìn)行分級式的調(diào)度選擇，選擇進(jìn)行調(diào)度的隊列，并從選擇的隊列中讀取一個數(shù)據(jù)包描述信息；e.根據(jù)所讀取的數(shù)據(jù)包描述信息，將讀取數(shù)據(jù)向下游發(fā)送。
2.如權(quán)利要求1所述的結(jié)合整形的分級式隊列調(diào)度方法，其特征在于若一個隊列均值令牌桶的令牌數(shù)為正，則該隊列的整形狀態(tài)為狀態(tài)1，表示該隊列的流量沒有達(dá)到最小保證帶寬；若一個隊列均值令牌桶的令牌數(shù)為負(fù)而峰值桶的令牌數(shù)為正，則該隊列的整形狀態(tài)為狀態(tài)2，表示該隊列的流量達(dá)到了最小保證帶寬但沒有超過最大限制帶寬；若一個隊列均值令牌桶的令牌數(shù)和峰值令牌桶的令牌數(shù)均為負(fù)，則該隊列的整形狀態(tài)為狀態(tài)3，表示該隊列的流量超過了最大限制帶寬。
3.如權(quán)利要求2所述的結(jié)合整形的分級式隊列調(diào)度方法，其特征在于所述均值令牌桶的令牌注入數(shù)量由配置的均值令牌桶的填充速率決定，峰值令牌桶的令牌注入數(shù)量由配置的峰值令牌桶的填充速率決定。
4.如權(quán)利要求2所述的結(jié)合整形的分級式隊列調(diào)度方法，其特征在于所述分級式的調(diào)度依據(jù)為每個隊列的整形狀態(tài)及激活狀態(tài)；其包含三個調(diào)度級別狀態(tài)1的激活隊列調(diào)度優(yōu)先級最高，首先對這個調(diào)度級別的激活隊列進(jìn)行調(diào)度；狀態(tài)2的激活隊列調(diào)度優(yōu)先級其次，沒有狀態(tài)1的激活隊列情況下，才對此級別的激活隊列進(jìn)行調(diào)度選擇；狀態(tài)3或沒有激活的隊列優(yōu)先級最低，不會對此級別的激活隊列進(jìn)行調(diào)度選擇。
5.如權(quán)利要求2所述的結(jié)合整形的分級式隊列調(diào)度方法，其特征在于若該隊列的整形狀態(tài)為狀態(tài)1，則將均值令牌桶和峰值令牌桶的令牌數(shù)都減去數(shù)據(jù)包的長度；若該隊列的整形狀態(tài)為狀態(tài)2，則只將峰值令牌桶的令牌數(shù)減去數(shù)據(jù)包的長度。
6.如權(quán)利要求2所述的結(jié)合整形的分級式隊列調(diào)度方法，其特征在于所述令牌桶中的令牌數(shù)允許為負(fù)，當(dāng)峰值令牌桶的令牌數(shù)為負(fù)時，不會在對此隊列進(jìn)行包描述信息的調(diào)度操作。
7.如權(quán)利要求1所述的結(jié)合整形的分級式隊列調(diào)度方法，其特征在于所述隊列中只有存在著數(shù)據(jù)包描述信息，才會進(jìn)行調(diào)度選擇，所述數(shù)據(jù)包捕述信息至少包括該數(shù)據(jù)包的長度和在數(shù)據(jù)緩存中的地址。
8.如權(quán)利要求1所述的結(jié)合整形的分級式隊列調(diào)度方法，其特征在于所述每個隊列均為一個先入先出隊列結(jié)構(gòu)，當(dāng)一個隊列進(jìn)行調(diào)度時，從相應(yīng)隊列讀取一個數(shù)據(jù)包描述信息。
9.如權(quán)利要求1所述的結(jié)合整形的分級式隊列調(diào)度方法，其特征在于所述均值令牌桶的填充速率決定其隊列的最小保證帶寬，峰值令牌桶的填充速率決定其隊列的最大限制帶寬。
全文摘要
一種結(jié)合整形的分級式隊列調(diào)度方法，涉及數(shù)據(jù)通信技術(shù)領(lǐng)域，包括如下步驟a.根據(jù)輸入數(shù)據(jù)包的隊列號，將數(shù)據(jù)包描述信息存放到相應(yīng)的隊列中；b.為每個隊列配置整形參數(shù)；c.采用一個雙令牌桶對每個隊列的流量進(jìn)行整形，確定該隊列的流量整形狀態(tài)；d.根據(jù)每個隊列的整形狀態(tài)、激活狀態(tài)、配置的調(diào)度模式、配置權(quán)值，進(jìn)行分級式的調(diào)度選擇，選擇進(jìn)行調(diào)度的隊列，并從選擇的隊列中讀取一個數(shù)據(jù)包描述信息；e.根據(jù)所讀取的數(shù)據(jù)包描述信息，將讀取數(shù)據(jù)向下游發(fā)送。該方法可以提高數(shù)據(jù)包的調(diào)度效率，簡化電路，并使每個隊列的最小保證帶寬得到保證。
文檔編號H04L12/56GK102387076SQ20111031745
公開日2012年3月21日 申請日期2011年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月19日
發(fā)明者婁非志, 王穎偉, 董志兵 申請人:烽火通信科技股份有限公司