专利名称：数据管理单元、数据访问单元、网络元件、网络和用于更新数据结构的方法
技术领域：
本发明涉及数据管理单元。而且，本发明涉及数据访问单元。本发明也涉及网络元件和网络。除了这一点之外，本发明涉及用于更新数据结构的方法。
背景技术：
对于数据分组在局域网(LAN)中的发送，数据分组可以被封装到帧内。可以向所述帧内输入目标计算机的MAC地址(MAC=介质访问控制)。基于在局域网中有效的MAC 地址，可以向目标计算机发送数据分组。使用作为ARP(地址解析协议)的协议，通过转发数据分组的网络元件可以请求与目标计算机的IP地址对应的在局域网中有效的MAC地址。 可以在地址表中存储向目标计算机的IP地址的MAC地址的分配，或反之亦然。然后，不必对于要向LAN的特定目标计算机发送的每一个数据分组确定分配。在这个地址表中的地址分配可以具有定时器值，用于限定地址分配的有效期。在超时后，可以从地址表删除地址分配。
发明内容
如在所附的权利要求中所述地，本发明提供了一种数据管理单元、数据单元、网络元件和用于更新数据结构的方法。在从属权利要求中给出了本发明的特定实施例。从以下所述的实施例中，本发明的这些和其他方面将清楚，并且将参考以下所述的实施例来描述本发明的这些和其他方面。
参考附图，仅通过示例来描述本发明的另外的细节、方面和实施例。为了简单和清楚而图示在附图中的元件，并且在附图的元件不必然是根据比例绘制的。图1示意地示出管理单元、存储器、数据访问单元、网络元件和网络的布置。图2示意地示出在第一时刻的第一数据结构的状态。图3至10示意地示出了在随后的更新期间的第一和第二数据结构的状态。图11示意地示出在数据管理单元、存储器和数据访问单元之间的消息的消息交换图。图12示意地示出数据结构的更新方法的流程图。
具体实施例方式图1示意地示出具有示例网络元件50的示例网络60的布置。网络元件50可以包括示例数据访问单元30。网络60可以是数据或通信网络。网络60可以具有相同和其他类型的许多网络元件，以及用于连接网络元件的许多链路(图1仅图示网络60的一个元件50)。网络元件50可以是网络60的桥接或路由器。网络60可以包括示例数据管理单元
410。用于更新在第一存储器14中的第一数据结构12的数据管理单元10可以包括第二存储器16 ；数据结构产生器18，用于在第二存储器16中建立第二数据结构20 ；指针产生器22，用于在第一数据结构12中设置动态改变指示符DCI和指针P的至少一个；等待单元 26，用于等待数据访问单元30的、如使用箭头观所示的数据访问的结束；以及，数据结构重写器32，用于使用第二数据结构20的数据来重写第一数据结构12。指针产生器22可以在第一数据结构12的开始52分别设置动态改变指示符DCI和指针P。动态改变指示符DCI 可以被定义为指针P的一部分。或者，可以将指针P看作动态改变指示符DCI的一部分。指针P可以指向第二数据结构20。数据管理单元10可以包括第一同步信号产生器34，用于产生和向数据访问单元30递交140第一同步信号。数据管理单元10可以包括同步批准信号接收器44，用于从数据访问单元30接收160同步批准信号。数据管理单元10可以包括第二同步产生器38，用于产生和向数据访问单元30递交180第二同步信号。用于访问观在第一存储器14中的第一数据结构12的数据访问单元30可以包括 数据访问驱动器40 ；第一同步信号评估器42，用于接收140和评估第一同步信号；以及，同步批准信号产生器36，用于产生和递交160同步批准信号。数据访问单元30可以包括第二同步信号评估器46，用于接收180和评估第二同步信号。数据访问单元30可以包括用于标注最后分配的数据分组的标记。图2至10示意地示出了示例数据结构12的示例更新序列。数据结构12包括k
个信息单元ADlp、AD&.....ADip.....ADkp0第二索引“P”可以代表“先前”。ADlp.....ADkp
单元的每一个可以具有相同数量的字节。信息单元ADlp.....ADkp的每一个可以包括行为
描述符，用于描述已经执行的行为或要执行的行为。ARp可以表示该信息单元的第一个。行为描述符可以是在通信网络60的网络元件50中使用的粗略分类行为描述符。AD&可以表
示信息单元ADlp.....ADltp的第二个。ADltp可以表示信息单元的最后一个。ARp可以表示在
信息单元的第二个AD&和最后一个ADltp之间的单元之一。在附图中，使用示例数据结构12 和20图示了数据结构12的更新，示例数据结构12和20的每一个分别具有四个信息单元
ADlp.....ADkp ^P ADln.....ADkn0第二索引“η”可以代表“新的”。信息单元A、.....ADkp
和ADlp.....ADkn的每一个可以分别包括至少或精确的8个字节。图2示意地示出了在第一时刻t0的第一示例数据结构12的状态。图3示意地示出了在第二时刻tl的第一示例数据结构12的状态和第二示例数据结构20的状态。第二数据结构20可以被数据管理单元10的数据结构产生器18建立。第
二数据结构20可以表示用于替代第一数据结构12的先前的数据ADlp.....ADkp的新数据
AD ιη、· · ·、ADjmO图4示意地示出在第三时刻t2的第一示例数据结构12的状态和第二示例数据结构20的状态。在图3和图4的状态之间的时间段期间，第一信息单元々^^可以被替换为指向第二数据结构20的指针P和动态改变指示符DCI的至少一个。动态改变指示符DCI和指针P可以被数据管理单元10的指针产生器22产生。图5示意地示出了在第四时刻t3的第一示例数据结构12的状态和第二示例数据结构20的状态。在图4和图5的状态之间的时间段期间，最后的信息单元ADltp可以被替换为信息单元ADkn(重写ow (t2. . t3))。通过数据管理单元10的数据结构重写器32可以执行通过第二数据结构20的对应的信息单元AD2n.....ADkn来对第一数据结构12的信息单
元AD2p.....ADkp进行逐步地替代。图6示意地示出了在第五时刻t4的第一示例数据结构12的状态和第二示例数据结构20的状态。在图5和图6的状态之间的时间段期间，可以将信息单元ARp替换为信息单元ADin (重写ow (t3. . t4))。当在和ADltp之间存在大于一个的信息单元AD&时，适用相应的情况。图7示意地示出了在第六时刻t5的第一示例数据结构12的状态和第二示例数据结构20的状态。在图6和图7的状态之间的时间段期间，可以将第二信息单元AD&替换为第二数据结构20的第二信息单元AD2n (重写ow (t4. . t5))。图8示意地示出了在第七时刻t6的第一示例数据结构12的状态和第二示例数据结构20的状态。在图7和图8的状态之间的时间段期间，可以将第一信息单元ADlp,或者动态改变指示符DCI和指针P分别替代为第二数据结构20的第一信息单元ADln(重写ow (t5.. t6))。可以由数据管理单元10的数据结构重写器32来分别执行第一信息单元ADlp、动态改变指示符DCI、指针P的替代。利用这个行为，可以完成将第一数据结构12替代为第二数据结构20。图9示意地示出了在第八时刻t7的第一示例数据结构12的状态和第二示例数据结构20的状态。其中，从第二存储器16删除第二数据结构20。图10示意地示出了在第九时刻伪的第一示例数据结构12的状态。其中，出现一种状态，其中，第二数据结构20不再存在。通过未示出第二数据结构20的任何状态在附图中图示了这样的状态。图11示意地示出了用于数据结构12的更新方法100的消息交换图。用于更新在第一存储器14中的第一数据结构12的方法100可以包括在第二存储器16中建立第二数据结构20 (步骤120)；在第一数据结构12的开始52处设置动态改变指示符DCI和指针P 的至少一个(步骤130)；等待在第一存储器14中的第一数据结构12上的数据访问单元30 的运行的接收访问观的结束(步骤150)；并且，数据管理单元10使用第二数据结构20的数据来重写在第一存储器14中的第一数据结构12(步骤170)。当在接收140第一同步信号后，数据访问单元30开始访问观数据分组时，数据访问单元30可以以第一数据结构12的开始52来开始评估第一数据结构12，并且可以在第一数据结构12中识别动态改变指示符DCI和指针P。然后，数据访问单元30可以使用在第二存储器16中存储的第二数据结构20来继续进行评估。这种方案保证使用更新的和完全一致的第二数据结构20的一组信息单元AD2n.....ADkn来处理新分配的数据分组。当存在用于防止第一数据结构12的同时更新的机制时，第二数据结构的地址可以是固定的或预定的，并且被数据访问单元30已知。当提供指针P时，指针P可以指示存储器16的地址，在此，数据访问单元30可以找到与前一个数据结构12对应的新的数据结构20。在接收140第一同步信号后，数据访问单元30可以标注最近分配的数据分组，并且使用第一数据结构12的当前(即，先前)内容的剩余部分来继续访问标注的数据分组。 这种方案保证了数据结构12的这样的部分在数据分组的处理中间不改变，其仍然对于数据分组的处理相关。换句话说，这种方案保证在过渡时间段期间，在接收140第一同步信号之前，对于其上已经开始处理的这样的数据分组的处理没有影响。在对于所有标注的数据分组结束数据访问观后，数据访问单元30可以向数据管理单元10递交同步批准信号160。在同步批准信号接收器44接收到同步批准信号160后， 数据管理单元10可以修改第一数据结构12的所有剩余部分。在第一数据结构12的开始 52处的第一信息单元可以被最后重写。可以通过以逆序重写第一数据结构12的剩余部分来实现这一点。在重写整个第一数据结构12后，数据管理单元10可以向数据访问单元30发送第二同步信号(步骤180)。第二同步信号可以保证数据访问单元30使用由新的信息单元
AD2n.....ADkn填充的第一数据结构10。在完成向数据访问单元30发送第二同步信号后，
数据管理单元10可以解除第二数据结构20的分配(比较图9和10)。图12示意地示出了用于更新在第一存储器14中的第一数据结构12的方法100 的流程图。在该过程的开始Iio后，方法100可以包括步骤在第二存储器16中建立第二数据结构20 (步骤120)，并且在第一数据结构12中设置动态改变指示符DCI和指针P的至少一个(步骤130)。指针P可以指向第二数据结构20。在从数据管理单元10接收到第一同步信号(步骤140)后，数据访问单元30可以标注所分配的数据分组。数据访问单元30 可以评估第一数据结构12，其以第一数据结构12的开始52来开始。当数据访问驱动器40 已经在第一数据结构12中识别动态改变指示符DCI和指针P的至少一个时，数据访问单元 30可以继续对于在第二存储器16中存储的第二数据结构20的评估。在分别设置动态改变指示符DCI和指针P后，数据管理单元10可以向数据访问单元30递交第一同步信号(步骤140)。然后，数据管理单元可以等待在第一数据结构12上的数据访问单元30的数据访问观的结束(步骤150)。在对于所分配的数据分组的数据访问观结束后，数据访问单元 30可以向数据管理单元10递交同步批准信号(步骤160)。数据管理单元10可以接收同步批准信号(步骤160)。然后，数据管理单元10可以完成使用第二数据结构20的数据来重写在第一存储器14中的第一数据结构12(步骤170)。数据管理单元10可以向数据访问单元30发送第二同步信号(步骤180)。当数据访问单元30在第一数据结构12的开始52 中检测到动态改变指示符DCI和指针P的至少一个时，也可能由数据访问单元30本身产生第一同步信号。传统上，当已经从地址表删除对应的地址分配并且要向目标计算机发送另一个数据分组时，在目标计算机的IP地址和MAC地址之间的分配可能必须再一次被确定，并且再一次被存储在地址表中。可以在新的地址分配已经进入地址表后恢复数据分组的发送。在地址分配的确定期间，可能出现的是没有数据分组可以被发送到目标计算机。在这样的情况期间，进入的数据分组可以被存储在属于OSI参考模型(0SI =开放系统互连)的第二层的缓冲器中。可能因此出现的问题是，缓冲的数据分组的传递可能被延迟。当缓冲器被完全占用并且未接受任何另外的数据分组，并且该另外的数据分组因此必须被丢弃时，甚至使得数据分组可能丢失。在该情况下，可能不再保持LAN的服务质量。利用所述的数据管理单元10、数据访问单元30、网络元件50、网络60、和用于更新数据结构的方法100，不必停止用于更新第一数据结构12的数据分组接收器。第一数据结构12可以是网络元件50、桥接或路由器的地址转换表。不必使得要改变的表输入项无效， 以使得丢弃接收的数据分组。所提出的更新方案便利于表的更新，而没有性能变差或数据分组丢失，并且没有部分更新引起误差的风险。不需要任何缓冲器来避免数据分组的丢失。 这些特征可以有助于避免可能否则通过利用在地址表更新期间的数据分组的缓冲引起的延迟。使用所述装置10、30、50、60并且更新方法100可以导致仅影响新的数据分组。这可以避免停止处理数据分组的必要，并且可以保持性能。可以部分地通过硬件并且部分地通过微码来实现所述装置。同步信号的处理可以增大所提出的更新方案的效率。数据管理单元10可以比数据访问单元30可以从信息单元至信息单元进行处置更慢地从信息单元到信息单元进行处置。至少在这种假设下，没有数据管理单元10优先于 (overtake)数据访问单元30的危险，并且在至少实现类似的益处的同时，可以省略所有的同步信号或其子集。为了图示这一点，使用虚线示出了对应的行为。所有同步信号或其子集的这样的省略可能要求数据管理单元10不以与数据访问单元30从信息单元到信息单元进行处置的逆序，而是与其相同的顺序从信息单元到信息单元进行处置。在图1中，将第二存储器16示出为数据管理单元10的一部分。尽管如此，第二存储器16可以被实现为与数据管理单元10分离的单元。所提出的更新方案可以假定，仅当数据访问单元30不在相同时刻访问相同信息单元时，第一数据结构12的信息单元的两个或至少一个可以被数据管理单元10能够写入访问ο在上面的说明书中，已经参考本发明的实施例的具体示例描述了本发明。然而显然，在已经结合特定设备上述了本发明的原理的同时，应当清楚地明白，仅通过示例给出了本说明，而不是作为对于本发明的范围的限制，并且在不偏离在所附的权利要求中给出的本发明的较宽精神和范围的情况下，可以在其中进行各种修改和改变。例如，可以使用单管芯IC以及多管芯IC来实现所述装置的每一个，以及所要求保护的装置的每一个。而且，在此所述的连接可以是适合于例如经由中间装置从或向相应的节点、单元或装置传送信号的任何类型的连接。因此，除非另外暗示或说明，该连接可以例如是直接连接或间接连接。可以相对于作为单个连接、多个连接、单向连接或双向连接来图示或描述该连接。然而，不同的实施例可以改变连接的实现方式。例如，可以使用独立的单向连接而不是双向连接，或者反之亦然。而且，可以将多个连接替换为单个连接，该单个连接串行地或以时分复用方式来传送多个信号。同样，可以将承载多个信号的单个连接划分为各种不同的用于承载这些信号的子集的连接。因此，对于传送信号存在许多选项。本领域内的技术人员可以认识到，在逻辑块之间的边界仅是说明性的，并且替代实施例可以合并逻辑块或电路元件，或在各个逻辑块或电路元件上施加替代的功能分解。 因此，应当明白，在此描述的架构仅是示例性的，并且事实上，可以实现用于实现相同功能的许多其他架构。而且，本领域内的技术人员可以认识到，可以将多个操作的功能组合为单个操作，并且/或者，可以在另外的操作中分布单个操作的功能。而且，替代实施例可以包括特定操作的多个实例，并且可以在不同的其他实施例中改变操作的顺序。然而，其他修改、变化形式和替代形式也是可能的。因此，要在说明性而不是限制的意义上看待说明书和附图。在权利要求中，在括号之间布置的任何附图标记不应当被解释为限制权利要求。 词“包括”不排除除了在权利要求中列出的元件或步骤之外的其他元件或步骤的存在。而且，在此使用的术语“个”被定义为一个或多于一个。而且，在权利要求中的诸如“至少一个”和“一个或多个”的介绍短语不应当被解释为暗示通过不定冠词“个”的另一个权利要求元素的引入将包含这样的引入的权利要求元素的特定权利要求限制为仅包含一个这样的元件的发明，即使当同一权利要求包括介绍短语“一个或多个”或者“至少一个”和诸如“个” 的不定冠词时。这对于定冠词的使用也成立。除非另外说明，诸如“第一”和“第二”的术语用于任意地在这样的术语描述的元件之间区别。因此，这些术语不必然意欲指示这样的元件的临时或其他优先性。仅在相互不同的权利要求中描述特定措施的事实不指示不能有益地使用这些措施的组合。
权利要求
1.一种用于更新在第一存储器(14)中的第一数据结构(12)的数据管理单元(10)，所述数据管理单元(10)包括-第二存储器(16)；-数据结构产生器(18)，用于在所述第二存储器(16)中建立(120)第二数据结构 (20)；-指针产生器(22)，用于在所述第一数据结构(12)中设置(130)动态改变指示符 (DCI)和指针⑵的至少一个；-等待单元( )，用于等待(150)数据访问单元(30)的数据访问08)的结束；以及 -数据结构重写器(32)，用于使用所述第二数据结构00)的数据来重写(170)所述第一数据结构(12)。
2.根据权利要求1所述的数据管理单元(10)，其中，所述指针(P)指向所述第二数据结构(20)。
3.根据权利要求1或2所述的数据管理单元(10)，所述数据管理单元(10)进一步包括同步批准信号产生器(34)，用于产生和向所述数据访问单元(30)递交(140)第一同步信号。
4.根据权利要求1至3的任何一项所述的数据管理单元(10)，所述数据管理单元(10) 进一步包括同步批准信号接收器(44)，用于从所述数据访问单元(30)接收(160)同步批准信号。
5.根据权利要求1至4的任何一项所述的数据管理单元(10)，所述数据管理单元(10) 进一步包括第二同步信号产生器(38)，用于产生和向所述数据访问单元(30)递交(180)第二同步信号。
6.一种数据访问单元(30)，用于访问08)在第一存储器(14)中的第一数据结构 (12)，所述数据访问单元(30)包括-数据访问驱动器GO)；-第一同步信号评估器(42)，用于接收(140)和评估第一同步信号；以及 -同步批准信号产生器(36)，用于产生和递交(150)批准信号。
7.根据权利要求6所述的数据访问单元(30)，所述数据访问单元(30)进一步包括第二同步信号评估器(46)，用于接收(180)和评估第二同步信号。
8.根据权利要求6或7所述的数据访问单元(30)，所述数据访问单元(30)包括用于标注最后分配的数据分组的标记。
9.一种网络元件(50)，包括根据权利要求6至8之一所述的数据访问单元(30)。
10.一种网络(60)，包括根据权利要求1至4之一所述的数据管理单元(10)和根据权利要求6至8之一所述的数据访问单元(30)和根据权利要求9的网络元件(50)中的至少一种。
11.一种用于更新在第一存储器(14)中的第一数据结构(12)的方法(100)，所述方法 (100)包括-在第二存储器(16)中建立(120)第二数据结构00)；-在第一数据结构(12)中设置(130)动态改变指示符(DCI)和指针的至少一个； -等待(150)在所述第一存储器(14)中的所述第一数据结构(1 上的数据访问单元(30)的数据访问08)的结束；以及-使用所述第二数据结构00)的数据，通过所述数据管理单元(10)来重写(170)在第一存储器(14)中的所述第一数据结构(12)。
12.根据权利要求11所述的方法(100)，其中，所述指针(P)指向所述第二数据结构 (20)。
13.根据权利要求11或12所述的方法(100)，其中，所述数据访问单元(30)评估所述第一数据结构(12)，其以所述第一数据结构(12)的开始(52)来开始。
14.根据权利要求11或13的任何一项所述的方法(100)，其中，当所述数据访问驱动器GO)已经在所述第一数据结构(12)中识别了动态改变指示符(DCI)和指针(P)的至少一个时，所述数据访问单元(30)继续对在所述第二存储器(16)中存储的所述第二数据结构00)的评估。
15.根据权利要求11至14的任何一项所述的方法(100)，其中，所述数据访问单元 (30)在接收(140)第一同步信号后标注最后分配的数据分组。
16.根据权利要求11至15的任何一项所述的方法(100)，其中，在所述数据访问08) 的结束后，所述数据访问单元(30)向所述数据管理单元(10)递交同步批准信号(160)。
17.根据权利要求11至16的任何一项所述的方法(100)，其中，下面的至少一个适用 -所述第一数据结构(12)包括行为描述符；-所述第一数据结构(12)和所述第二数据结构00)的每一个包括精确的16个字节；以及-以每一个具有四个字节的原子单位来执行在相应的数据结构(12，20)上的数据访问 (28)。
全文摘要
一种用于更新在第一存储器(14)中的第一数据结构(12)的数据管理单元(10)，包括第二存储器(16)；数据结构产生器(18)，用于在第二存储器(16)中建立(120)第二数据结构(20)；指针产生器(22)，用于在第一数据结构(12)中设置(130)动态改变指示符(DCI)和指针(P)的至少一个；等待单元(26)，用于等待(150)数据访问单元(30)的数据访问(28)的结束；以及，数据结构重写器(32)，用于使用第二数据结构(20)的数据来重写(170)第一数据结构(12)。一种用于访问(28)在第一存储器(14)中的第一数据结构(12)的数据访问单元(30)可以包括数据访问驱动器(40)；第一同步信号评估器(42)，用于接收(140)和评估第一同步信号；以及同步批准信号产生器(44)，用于产生和递交(150)批准信号。
文档编号G06F13/16GK102473094SQ200980160433
公开日2012年5月23日 申请日期2009年7月16日 优先权日2009年7月16日
发明者伊兰·韦斯, 克洛德·阿索利内, 莫蒂·德维尔 申请人:飞思卡尔半导体公司