[发明专利]管理网络节点中的处理利用

说明书

相关申请的交叉引用

本申请享有2004年1月14日申请的临时美国专利申请系列号60/536,469的权利。

技术领域

本发明涉及基于分组的通信网，尤其涉及用于管理诸如交换机或路由器等网络节点中的处理资源的利用(utilization)的技术。

背景技术

基于分组的网络节点(例如交换机和路由器)产生转发信息的数据库，转发信息用于转发到来的分组业务量(traffic)。转发信息通过被中央处理器(CPU)所执行的基于软件的协议产生。为了提高交换机和路由器的速度和吞吐量，转发信息往往被编程为基于硬件的转发表。基于硬件的转发表能被快速搜索来提供转发决定，而无需使用CPU的资源。当基于硬件的转发表中没有所接收分组流的转发信息时，流中的分组被发送到CPU进行处理，直到能学习转发信息并将转发表条目编程为基于硬件的转发表为止。网络节点的CPU的处理容量有限，并且发送到CPU的分组越多，处理接收分组所消耗的有限处理容量就越多。如果CPU的负载过大，则CPU的响应时间将缓慢且可能丢失某些分组。

许多最先进的交换机和路由器利用了基于框架(chassis)的分布式体系结构，其中分开的线路卡专用于不同的功能。例如，控制模块线路卡专用于中央管理和控制操作，端口接口线路卡专用于发送和接收网络业务量以及执行基于硬件的转发，而交换机架构线路卡(switchfabric linecard)专用于提供不同线路卡之间的数据通路。在分布式体系结构中，控制模块包括主CPU，该CPU负责产生和管理整个网络节点的转发信息，并负责对端口接口的基于硬件的转发表进行编程。控制模块的一系列广泛的职责使得主CPU的有限处理容量成为很有价值的资源。

鉴于以上所述，需要一种有效管理基于分组的网络节点中的处理资源的利用的技术。

发明内容

一种管理处理资源的利用的技术包括：在允许发送给CPU以用于学习的分组到达CPU之前，先对所述分组进行过滤。过滤包括：确定是否已允许相关分组到达CPU以用于学习，并且利用关于相关分组的知识来确定是否允许当前分组到达该CPU。在一种实施方式中，通过只允许每个流一个分组到达CPU以用于学习的方式来节约(conserve)CPU的处理资源。CPU利用该一个分组来产生必要的转发信息和启动对基于硬件的转发表的编程，使得同一流中的后续分组可从基于硬件的转发引擎直接转发。由于只允许每个流一个分组到达CPU以用于学习，因此，不会因针对相同流的多个分组学习相同转发信息而浪费CPU的处理资源。

本发明的其他方面和优点可以从下列结合作为本发明原理的例子所示的附图所作的详述中看到。

附图说明

图1描述了一个网络节点，它包括CPU、基于硬件的转发表和学习过滤器。

图2描述了图1中的学习过滤器的一种实施方式。

图3描述了一种用于管理处理资源的利用的技术的处理流程图。

图4描述了具有分布式体系结构的网络节点的一种实施方式，该体系结构用来对所发送的用于学习的分组进行过滤。

图5描述了具有分布式体系结构的网络节点的另一种实施方式。

图6描述了一种用于管理CPU的处理资源利用的方法的处理流程图。

在整个描述中，类似的标号可能用于标识类似的要素。

具体实施方式

图1描述了一个网络节点100，它包括中央处理器(CPU)102、基于硬件的转发引擎104和学习过滤器106。该网络节点按离散段(通常称为数据报)来处理业务量。在一种实施方式中，网络节点是以太网交换机/路由器，它利用第2层、第3层和/或第4层报头信息来转发网络节点中的业务量，其中“层”是由国际标准化组织(ISO)在开放系统互连(OSI)中所定义的。网络节点可以包括支持其他网络协议(如异步传输模式(ATM)、同步光纤网络(SONET)和帧中继)的端口接口。尽管描述了基于以太网的交换机/路由器，然而，所公开的技术还可应用于利用其他协议传送业务量的网络节点。

网络节点100的CPU 102运行操作系统并支持转发网络业务量所需的软件协议。CPU可以体现为多功能处理器和/或专用处理器。处理器的例子包括IBM的PowerPC^TM系列处理器和Intel的x86系列处理器。CPU可以运行的操作系统的例子包括NetBSD、Linux和vxWORKS。尽管未示出，但CPU还可以由其他硬件(例如存储器和专用集成电路(ASIC))所支持。