[发明专利]在拥塞下采用基于业务负荷的缩放进行调度

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及调度计算机网络中的分组的领域；以及更具体来说，涉及使用信道业务负荷的测量来降低拥塞。

背景技术

当分组通信网络变为拥塞时，端口(其通过通信基础设施来提供分组)能够结束丢弃流中的一个或多个分组。这能够引起连接的接收端的差错。但是，在一些网络中，当丢弃单个分组时，可重新发送分组的整个块，以便从差错进行恢复。重新发送块中的所有分组以便恢复单个或几个被丢弃分组增加更多业务，并且能够使拥塞更坏。  

同时，分组业务常常是突发的，因为对于短时间，分组将很快地到达端口，则没有分组或者只有几个分组将会到达。在许多情况下，这个突发模式通过典型用户行为来引起。例如，因特网浏览器可能选择查看网页，从而使服务器发送传递网页所需的所有分组。用户则在接收到网页之后对其进行查看，并且暂时没有进行请求。  

为了利用这个典型业务模式，在一些端口调节业务，使得在忙周期期间，缓冲业务，并且以比所请求速率要慢的速率来发送分组。额外分组继续在通常静寂周期期间来发送，直到清空所有缓冲器。这种类型的调节要求在紧急或者高优先级的分组与不太紧急或者更低优先级的分组之间进行选择。它还要求调度器降低向端口施加分组的速率，以便防止任一个被丢弃。存在许多不同的调度方式，其设法确定哪些分组应当首先发送。

循环(RR)和加权循环(WRR)调度器基于指配给信道的权重来拣选分组。带宽共享按照权重来保持。基于分组进行判定。  

RR调度用于在非拥塞和拥塞条件下保持信道之间的相对共享。但是，它不向信道指配固定速率。这允许任何订户使用多达可用的带宽。能够将权重指配给信道，以便给予信道不同等级的相对共享。 

亏空循环(DRR)调度器基于固定时间间隔轮流运行。根据每轮中的一定数量的信用或计数来添加信道。信道的信用的当前数量与信道适合发送的字节或位数是相同的。调度器从具有足够信用以覆盖分组大小的信道来拣选分组。按照位或字节的单位而不是按照分组来测量业务，因此，DRR基于每秒位数来保持信道之间的公平带宽。相比之下，RR和WRR基于分组数量来保持信道之间的公平性。 

对于基于信用的系统，信道随时间经过而重新装填有信用。这将循环行为从基于分组的调度改变成基于带宽的调度。这还给予服务提供商将订户带宽的上限定为固定量的能力。 

广义过程共享(GPS)、加权公平排队(WFQ)、最坏情况公平加权公平排队(WF2Q)全部基于DRR，并且是基于位的算法。 

基于保留的GCRA(通用信元速率算法)是由ATM论坛业务管理版本4.0所提供的ATM(异步传输模式)方案。这使用记分板来近似，以执行调度。由于在ATM中，所有分组均是固定大小信元，所以记分板上的信用单位能够退化成一位数。记分板使用一位来为信道保持发送信元的调度。通过这个基于硬件记分板的调度，实现WRR的效果。 

记分板的问题在于，多个信道能够竞争单个时隙。GCRA描述基于整形/监管参数的单信道的速率。因此，它设法保持最大-最小公平性，也就是说，在拥塞下给予低需求信道(例如1.5M信道)优于高需求信道(例如6M信道)的优势。因此，在拥塞下，高付费客户接收与所有其它客户相同的带宽量。最大-最小公平性使比例公平性是不可能的。

发明内容

描述用于调度分组以降低分组数据网络中的拥塞的设备和技术。在本发明的一个实施例中，分组通过多个信道的每个来接收，并且存储在各信道的相应队列中。监测各队列的状态为空或者非空。当空队列变成非空时，则对相应信道将带宽分配值加入端口负荷值。当非空队列变空时，则从端口负荷值中减去相应信道的带宽分配。通过端口的业务速率则基于端口负荷值来缩放。  

在本发明的另一个实施例中，网络元件具有：多个信道接口，用于接收分组；以及多个分组队列，分别耦合到各信道接口，以缓冲在信道接口所接收的分组。端口耦合到队列，以传送来自队列的所接收分组，以及缩放器监测各队列的状态为空或非空，当空队列变为非空时将相应信道的带宽分配加入端口负荷值，当非空队列变空时从端口负荷值中减去相应信道的带宽分配，并且基于端口负荷值来缩放通过端口的业务速率。

这种方式通过在每次分组到达时不计算缩放和负荷因子，对系统增加极少计算负担。它而是利用如下事实：基于IP的网络中的业务大多数是突发的。因此，队列趋向于通过若干分组保持空或者非空。

附图说明

通过参照用于示出本发明的实施例的以下描述和附图，可以最透彻地了解本发明。附图包括：

图1是按照本发明的一个实施例的分组调度器的简化框图；