[发明专利]转发引擎中功耗控制的报文调度方法无效

专利信息
申请号: 201110030746.3 申请日: 2011-01-28
公开(公告)号: CN102055679A 公开(公告)日: 2011-05-11
发明(设计)人: 苏金树;吕高锋;孙志刚;崔向东;赵国鸿;陈一骄;毛席龙;李韬 申请(专利权)人: 中国人民解放军国防科学技术大学
主分类号: H04L12/56 分类号: H04L12/56
代理公司: 湖南省国防科学技术工业办公室专利中心 43102 代理人: 冯青
地址: 410073 *** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 转发 引擎 功耗 控制 报文 调度 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种高速转发引擎中功耗控制的报文调度方法。

背景技术

随着网络技术发展,100Gbps网络传输链路将成为搭建骨干网的主流技术。目前,网络处理器吞吐速率最快为20Gbps,无法满足100Gbps端口线速处理需求,需要在转发引擎中设置多个网络处理器并行处理到达的报文。为了将到达的报文分派到多个网络处理器,报文调度器在输入端采用多种方式调度到达的报文。已有报文调度器按照多种策略分派到达的报文,主要考虑后端服务器负载,实现多个网络处理器负载均衡,减小报文排队等待时间,最大化多个网络处理器的吞吐量。报文调度器的分派策略有轮询方式、基于Hash值的调度方式和动态映射的调度方式。

轮询方式下报文调度器将到达报文按照顺序分派到各网络处理器。在这种方式下,报文被按照到达先后顺序分派到网络处理器。由于报文内容差异,将造成网络处理器对不同类型报文或满足不同匹配条件的报文的处理方式和深度不同,从而导致处理开销不同。尽管在轮询方式下每个处理器分配了相同数目的报文,报文处理方式不同导致网络处理器的负载不尽相同。处理复杂的报文导致网络处理器开销大,负载重;处理简单的报文对网络处理器的负载也小。另外,轮询方式下,报文调度器没有考虑报文之间的关联性,同一流的报文可能分派到不同的目标处理器,不利于网络处理器对报文流进行深度检查和过滤。

基于Hash值的调度方法针对轮询方式未考虑报文流中报文关联性的缺点,提取报文五元组,并计算其Hash值,根据Hash值查找映射表获得报文流束的目标网络处理器。属于同一流束的报文的Hash值相同,那么同一流束的报文由同一目标网络处理器处理。基于Hash值的调度方法确保了属于同一流束的报文被分派到同一网络处理器。五元组确定了单条流,由其Hash值确定了报文流的集合,即流束。这种方法调度粒度粗,很容易造成某些网络处理器重负载,而一些网络处理器轻负载。

动态映射的调度方式提出了根据后端网络处理器负载的均衡度动态触发报文流的重映射,即将映射到重负载网络处理器的报文流束重新指派到轻负载网络处理器。通常,动态映射的调度器用网络处理器的输入缓冲区队列的占用率表示网络处理器的负载。如果缓冲区占用率大,表示当前网络处理器负载重,如果缓冲区占用率小,表示当前网络处理器负载轻。当缓冲区占用率的差异度超过阈值时,说明网络处理器负载不均衡,则触发报文流束的重映射。动态重映射的调度方式通过将报文流束后续报文重新分派到负载轻的网络处理器中,只能在一定程度上能够减轻重负载网络处理器的处理压力。在动态调度过程中,为流速大的流重新指派目标网络处理器,能够很快使重负载的网络处理器负载减轻,但有可能使轻负载的网络处理器负载急剧加重,从而使网络处理器在重负载和轻负载之间不断的抖动,影响网络处理器的吞吐率。

根据网络处理器输入缓冲区队列占用率判断网络处理器的负载存在很大误差。缓冲区队列占用率高并不一定是负载重,可能是指派该处理器的报文流突发到达。另外,输入缓冲区队列占用率能反映当前时刻网络处理器将要处理的报文数量,不能精确反映网络处理器的负载,即网络处理器处理报文的复杂度和开销。随着网络应用的丰富,网络处理器不仅仅是根据报文目的IP地址查找转发表,对报文进行转发。网络处理器还需要提取报文中应用嵌入的选项,根据选项进行额外处理,比如复制报文、更改目的IP地址、通过其他端口镜像等等,从而实现基于网络的应用层组播加速。网络处理器还需要提取报文五元组,进行元组查找匹配,过滤满足条件的报文或提取满足条件的报文摘要,并存储。还有网络处理器还需要对报文内容加密或解密。来自不同终端的报文内容有极大的差异性,网络处理器对不同报文的处理开销各不相同,不能只用待处理的报文数量来简单衡量网络处理器负载。

发明内容

为了更精确的衡量网络处理器负载和更均衡的调度网络处理器负载,本发明提供了一种转发引擎中功耗控制的报文调度方法。其目的在于,以功耗作为衡量网络处理器负载的重要依据,动态调度网络处理器负载,使网络处理器的负载更均衡,缩小报文排队等候时间,提高转发引擎中网络处理器吞吐率。

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