[发明专利]高速分组交换系统中的与流量负荷有关的功率减少

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于分组交换系统的方法和设备，该方法和设备用于分组交换系统中的与流量负荷有关的功率减少。

背景技术

因特网流量已经并且有望按照摩尔定律进一步呈指数增长。因而，网络线路速度在过去已经约每两年倍增。然而，集成电路和存储器时钟速率尚未提高到相同程度上，一个原因在于在设备逻辑之间的片上接线延迟未随着几何尺寸成比例缩放而实际上保持恒定。一种解决高速设计中的这一互连延迟问题的常见解决方案是资源并行化，比如流量管理器的并行存储器组或者大量相对低速的片到片接口。

这样用于高速数据分组处理的资源并行化是以所需空间和功耗并且最终以更高成本为代价。另外，如今的计算机和分组处理网络设备的越来越小的硬件设计加之增加的功耗造成高功率密度。这些高功率密度损害芯片可靠性和寿命预期、增加冷却成本并且对于大型数据中心而言甚至带来环境顾虑。

在现有技术的设计中，电路和逻辑级技术(例如，晶体管设计、低功率互连)、高速缓存架构(例如，自适应高速缓存)和动态电压缩放(DVS)可以减少动态功耗和静态功耗这两种形式的功耗。

然而，这些技术中的大多数技术对于高速(即100Gb/s和更高)分组处理设备(比如网络处理器(NP)、流量管理器(TM)和交换机构造(SF))而言过于复杂。例如，在针对带宽、处理延时和抖动具有特殊要求的高速分组处理设备中很难并入调制芯片的时钟频率和电源电压的DVS方法。

发明内容

因此，需要解决上文提到的问题以提供用于高速分组交换系统的更高效和成本有效的功率减少。

鉴于现有技术的上述问题，本发明的目的在于提供一种能够减少分组交换系统(具体为100Gb/s和更高速度的高速分组交换系统)的功耗的更高效方法和分组交换系统。

这一目的由根据独立权利要求的主题内容实现。从属权利要求涉及本发明的优选实施方式。

根据本发明的一个方面，提出一种用于减少分组交换系统的功耗的方法和系统，该分组交换系统具有上游分组处理设备和下游分组处理设备。上游分组处理设备可以具体为网络处理器。下游分组处理设备可以具体为流量管理器和/或交换机构造。

该方法可以包括以下步骤：在上游分组处理设备确定用于传入数据分组的流量速率。举例而言，传入数据分组可以存储于上游分组处理设备的预先分类缓冲器中以管理接口过量预订、滤除突发传送(burst)、执行初始分类并且确定分组长度。然后可以在后续测量用于传入数据分组的流量速率(可以包括测量入口数据分组的数目)时使用确定的分组长度。流量速率可以由流量计量单元确定。根据本发明的又一方面，可以在上游数据处理设备中处理、然后从上游分组处理设备向下游分组处理设备发送传入数据分组。举例而言，在上游数据处理设备的分组处理可以包括以下各项中的至少一项：分组分类、排队、对转发表的地址学习和管理、桥接功能(包括地址和服务类别(CoS)映射)、MPLS标记生成或者对换。

该方法可以包括以下步骤：从上游分组处理设备向下游分组处理设备提前(即在向下游分组处理设备发送流量速率已经被确定的已处理数据分组的时间之前的时间)发送对确定的流量速率的指示。在流量速率指示的发送与对应于流量速率的已处理数据分组的发送之间的时间差可以至少是为了激活或者解激活下游分组处理设备的分组处理资源而需要的时间。这一流量速率指示可以是根据入口数据分组的确定流量速率导出的值，并且可以包括用于描述流量速率的信息。根据本发明的又一方面，可以基于接收的流量速率调整在下游分组处理设备的可用分组处理资源。可以通过接通或者关断下游分组处理设备的一些并行分组处理资源来调整可用资源以使活跃资源适应流量负荷，从而可以使空余处理容量掉电以节省能量、减少发热以及增加处理单元的寿命。

在本发明的上下文中，分组处理资源可以包括数据存储器、具体为并行存储器组、数据分组发送线路或者任何用于操纵数据分组(比如存储、排队、转发或者改变数据分组)的其它资源。