[发明专利]队列感知的流控制

说明书

背景技术

路由器或交换机(网络设备)将分组从输入引导至输出。经典的网络 设备体系结构包括多个具有板上队列管理器的线路卡，所述多个线路卡连 接到中心交换机构。图1是示出了通过串行链路16与纵横式交换机 (crossbar switch)14相连接的线路卡12的网络设备10的高级图示。纵横 式交换机包括与由多个串行链路形成的背板相耦合的ASIC形式的纵横式 交换机。线路卡充当路由器的输入和输出，并被耦合到背板交换结构，所 述背板交换结构执行将输入线路卡耦合至输出线路卡以进行数据传送的任 务。来自输入线路卡的流量通过所述背板交换结构的一个开关，并被传送 到适当的输出线路卡。高速网络设备应用采用串行背板，在所述串行背板 中数据是在形成在该背板中的串行路径上被传送的。

队列管理器必须执行流控制，以防止当接收机上的缓冲器溢出时发生 数据丢失。背压(backpressure)被用于控制流，并且接收机具有在其缓冲 器具有接收更多数据的容量之前阻止数据传输的能力。

在发射机处，当由于背压而导致在发送队列的头处的分组不能被发送 时，可能会发生线路头(HOL)阻塞。这阻碍了在发送队列中的所有分组 的发送，即使它们所要去往的接收机可以接收也是如此。

HOL阻塞的问题通过在线路卡上形成虚拟输出队列(VOQ)而得以 解决，其中VOQ是针对每一个潜在的接收机而被建立的。因此，如果 VOQ上的头分组被阻塞，则线路卡能够切换到另一个头分组没有被阻塞的 VOQ。

背板互连的体系结构是当今通信基础设施设计中的关键阻塞点。大量 的注意力已被投向板上芯片之间的数据移送，并且已经逐渐地接受吉比特 和多吉比特(MultiGigabit)的以太网来作为点到点的交换互连技术。

流控制是在大多数以太网中都可以见到的处理。需要确保设备不会使 网络上的其它设备过载。被称作“暂停帧(PAUSE frame)”的特殊帧被 用于在节点之间发送流量流请求和状态。暂停帧允许一个端站点暂时停止 来自另一个端站点的所有流量(除了MAC控制帧以外)。

例如，假设一个连接被称作“站点A”和“站点B”的两个设备的全 双工链路。假定站点A以致使站点B进入拥塞状态(即，没有空余的缓冲 空间用以接收另外的帧)的速率来发送帧。站点B可以向站点A发送暂停 帧，用于请求站点A在指定时间段内停止发送帧。一旦接收到暂停帧，站 点A将延缓其它帧的发送，直到该指定时间段结束为止。这将使得站点B 有时间从拥塞状态中恢复过来。在所述指定时间段结束时，站点A将重新 开始正常的帧发送。

注意，暂停帧协议是双向的。站点A可以发送帧以使站点B暂停，并 且站点B可以发送帧以使站点A暂停。暂停帧是即使站点当前处于暂停状 态中该站点也被允许发送的一种帧。在实行全双工协议(在半双工环境 中，暂停帧的使用是不被支持的)的设备中，对暂停帧的支持是可选的。 设备可以仅支持协议的一半；即，其可以在接收方没有能力对暂停帧进行 解码的情况下发送暂停帧，反之亦然。设备使用自动协商(Auto- Negotiation)协议来获知在链路的另一端的设备的暂停帧能力。这允许了 在支持或不支持所述协议或支持所述协议的一半的设备之间的协同工作。

但是，当前使用暂停帧的流控制并不十分适合背板体系结构，原因在 于其不对系统的内部队列进行区分，并且当多个队列中的一个队列变满 时，就会阻止流量在未阻塞的队列之间流动。

与暂停帧有关的问题在于：发送设备在以512比特时间为单位的暂停 事件持续时间内停止了所有的进一步发送。这非常适合在LAN/WAN环境 中经以太网来连接的设备。但是，在背板互连环境中，这会成为服务质量 (QoS)瓶颈。

随着对具有更大灵活性和适应性的更多更好的技术的需求，在背板互 连设计领域中的挑战不断增多。因此，出现了对用于在能够满足QoS和服 务类别(CoS)要求的吉比特以太网中提供背压控制的新的系统和方法的 需求。

附图说明

图1是网络设备的体系结构的示例的框图；

图2是传统MAC的框图；

图3是本发明的一个实施例的框图；以及

图4和图5是本发明的实施例所执行的动作的流程图。

具体实施方式