专利名称：调度数据的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及以太网领域，特别涉及一种调度数据的方法和系统。
背景技术：
以太网技术是当今被广泛使用的网络技术。目前，以太网不仅成为各种独立的局 域网的主导技术，许多以太网形式的局域网也成为了 Internet的组成部分。随着以太网技 术的不断发展，以太网接入方式也将成为主要的普通Internet用户接入方式之一。要实现 端到端的全网服务质量(QoS，Quality ofService)解决方案，不可避免地要考虑以太网上 的QoS业务保证的问题。这就需要以太网交换设备应用以太网QoS技术，对不同类型的业 务流提供不同等级的QoS保证，尤其是能够支持那些对延时和抖动要求较高的业务流。时延产生的一个主要原因就是数据包存储在缓存中至转发调度前所消耗的时间。 如果能减少这部分时延，总的数据包时延也能相应减少。抖动产生的主要原因由于业务流 中相继分组的排队等候时间不同引起的，是对服务质量影响最大的一个问题。某些业务类 型，特别是话音和视频等实时业务是极不容忍抖动的。
当网络拥塞时，必须解决多个数据包同时竞争使用资源的问题，通常采用队列调 度加以解决。交换机上常用的几种队列调度算法严格优先级(SPjtrict-Priority)队列 调度算法、加权轮循(WRR，Weighted Round Robin)调度算法、加权公平队列(WFQ，Weighted Fair Queue)调度算法等。在交换机上，一个端口一般对于8个优先级队列，对这些队列的 调度可采用SP、WRR和WFQ等方式。这些队列和调度器层次没有上下级之分。这种普通QoS 队列的设计方法优点是调度较快时延抖动较小，缺点很难做到同时对多个用户的多个业务 进行控制。基于此，提出了层次化QoS (H-QoS)技术。H-QoS技术是一种既能控制用户的流量， 又能同时对用户业务的优先级进行调度的QoS技术。H-QoS技术采用多级调度的方式，采用 新的设计，队列和调度器都分级，使设备具有内部资源的控制策略，既能够为高级用户业务 提供质量保证，又能够从整体上节约网络构造成本。但是H-QoS技术也有缺点由于其调度 队列和调度器有2级以上，数据包在多级队列中被调度以及多级调度器的切换，相应地会 增大时延和抖动，在对时延抖动敏感的环境中所以H-QoS表现较差。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种调度数据的方法和系统，以解决现有技术中在 用户和业务可控的情况下时延抖动较大的缺点。为了解决以上问题，本发明实施例提供了一种调度数据的方法和系统，技术方案 如下一种调度数据的方法，包括设置一个用于缓存对时延抖动敏感的数据的直通队列，该直通队列与分类器和出 端口直接相连；
该分类器对接收的数据流进行分类，识别对时延抖动敏感的数据流和对时延抖动 不敏感的数据流；该分类器将对时延抖动敏感的数据流发送至该直通队列，将该对时延抖动不敏感 的数据流通过业务调度器、用户调度器和用户组调度器发送至端口队列；端口调度器对该时延抖动敏感的数据和时延抖动不敏感的数据进行调度后由该 出端口输出。进一步地，该端口调度器采用碎片隔离转发的方式对该时延抖动敏感的数据流和 时延抖动不敏感的数据流进行调度后由该出端口输出。进一步地，当该直通队列的优先级最高时，该端口调度器采用严格优先级算法或 加权公平队列算法对该时延抖动敏感的数据流和时延抖动不敏感的数据流进行调度后由 该出端口输出。进一步地，当该直通队列的优先级不是最高时，该端口调度器采用加权公平队列 算法先调度该时延抖动敏感的数据流，然后调度时延抖动不敏感的数据流，其中，该直通队 列的权重大于该端口队列的权重。进一步地，该方法还包括设置该直通队列带宽的步骤。进一步地，该方法还包括检测该直通队列是否出现拥塞，如果是，则对数据流进 行丢弃处理。一种调度数据的系统，包括直通队列模块，与分类器和出端口直接相连，用于缓存对时延抖动敏感的数据；该分类器，用于对从入端口接收的数据流进行分类，识别对时延抖动敏感的数据 流和对时延抖动不敏感的数据流；将对时延抖动敏感的数据流发送至该直通队列，将该对 时延抖动不敏感的数据流通过业务调度器、用户调度器和用户组调度器发送至端口队列；端口调度器，用于对该时延抖动敏感的数据和时延抖动不敏感的数据进行调度后 由该出端口输出。进一步地，该端口调度器，具体用于采用碎片隔离转发的方式对该时延抖动敏感 的数据流和时延抖动不敏感的数据流进行调度后由该出端口输出。进一步地，该端口调度器，还用于当该直通队列的优先级最高时，采用严格优先级 算法或加权公平队列算法对该时延抖动敏感的数据流和时延抖动不敏感的数据流进行调 度后由该出端口输出。进一步地，该端口调度器，还用于当该直通队列的优先级不是最高时，采用加权公 平队列算法先调度该时延抖动敏感的数据流，然后调度时延抖动不敏感的数据流，其中，该 直通队列的权重大于该端口队列的权重。在本发明实施例中，增加了用于缓存对时延抖动比较敏感的数据的直通队列，通 过分类器把对时延抖动比较敏感的数据流分类后放到直通队列上进而直接进行调度，既保 留了 H-QoS技术能区别用户和业务的优点，又保留了 QoS技术调度较快抖动较小的优点，减 少了数据流在包交换网络中的时延和抖动，从而有助于业务的推广。
图1是本发明实施例提供的一种调度数据的方法的流程图2是本发明实施例提供的常用的H-QoS的分级模型示意图；图3是本发明实施例提供的常用的H-QoS的分级模型添加直通队列的示意图；图4是本发明实施例提供的存储转发方式的示意图；图5是本发明实施例提供的直通式的示意图；图6是本发明实施例提供的碎片隔离式转发的示意图；图7是本发明实施例提供的在改进的H-QoS模型中处理数据流的示意图；图8是本发明实施例提供的调度数据的系统的示意图。
具体实施例方式本发明的核心思想在于增加一个优先级最高的直通队列，并修改端口调度器的 职责，队列的转发形式为碎片隔离转发方式。通过分类器把对时延抖动比较敏感的数据流 分类后放到直通队列上进而直接进行调度，减少了数据流在包交换网络中的时延和抖动， 本发明实施例的技术方案既保留了 H-QoS技术能区别用户和业务的优点，又保留了 QoS技 术的优点，调度较快时延抖动较小，从而有助于业务的推广。如图1所示，本发明实施例提供了一种调度数据的方法，包括步骤101，设置一个用于缓存对时延抖动敏感的数据的直通队列，该直通队列与分 类器和出端口直接相连；步骤102，分类器对接收的数据流进行分类，识别对时延抖动敏感的数据流和对时 延抖动不敏感的数据流；步骤103，分类器将对时延抖动敏感的数据流发送至该直通队列，将该对时延抖动 不敏感的数据流通过业务调度器、用户调度器和用户组调度器发送至端口队列；步骤104，端口调度器对时延抖动敏感的数据和时延抖动不敏感的数据进行调度 后由出端口输出。其中，端口调度器采用碎片隔离转发的方式对时延抖动敏感的数据和时延抖动不 敏感的数据进行调度后由出端口输出。其中，当直通队列的优先级最高时，该端口调度器采用严格优先级算法或加权公 平队列算法对时延抖动敏感的数据流和时延抖动不敏感的数据流进行调度后由出端口输
出ο其中，当直通队列的优先级不是最高时，该端口调度器采用加权公平队列算法先 调度时延抖动敏感的数据流，然后调度时延抖动不敏感的数据流，其中，该直通队列的权重 大于端口队列的权重。其中，该方法还包括设置该直通队列带宽的步骤。其中，该方法还包括检测直通队列是否出现拥塞，如果是，则对数据流进行丢弃处理。下面结合附图对本发明实施例的技术方案进行详细的描述，具体如下通常，H-QoS的分层调度模型如图2所示，由端口层、用户组层、用户层、用户业务层共四个层次组成。各层都有各自的队列和调度器。此时如果有个业务流是VOIP数据包 或1588PTP协议报文等，总共需要走4级队列和4级调度，排队和调度时间不确定性增大， 所以延时和抖动会增大。
在如图3所示的模型中，增加一个直通队列Q2，该队列的优先级在所有队列中设 计为最高，该直通队列直接连接分类器和端口，中间不走业务层、用户组层，用户层。在如图3所示的模型中，此时部分调度器的作用需要修改。业务层调度器、用户层 调度器和用户调度器不调度新增直通队列上Q2的数据流。对时延抖动敏感的数据流(或称业务流)通过分类器直接到达新增加的直通队列 Q2中。直通队列Q2可以理解为一个物理端口又开辟了一个优先级更高的队列。端口调度 器需要增加对端口内直通队列Q2的调度。直通队列Q2内部的数据都是对时延和抖动敏感 的数据，为保证其缓冲的数据被及时优先调度，端口调度器可以对端口队列Ql和直通队列 Q2采用严格优先级算法进行调度。另外，为保证端口队列Ql中的保证转发等级的数据也 会被及时调度，对端口队列Ql和直通队列Q2的调度也可采用WFQ算法，要求先调度直通队 列Q2中的数据，再调度端口队列Ql中的数据，且直通队列Q2的权重更大。所以端口调度 器的调度方式应该根据数据流和业务量的大小来进行设计。例如对于总带宽为100M的流 量，实时业务占用的带宽可能为5M，实时业务在总带宽中的比例很小(5/100 = 1/20)，这时 候如果端口调度器采用WFQ就不太合适队列Ql中的数据相对很多，队列Q2的权重再大， 可能Q2中的有些数据还是不能保证及时调度转发。此时用SP算法对队列进行调度(队列 Q2的优先级比较高)比较合适。如果总带宽为100M，实时业务占的带宽为50M，实时业务在 总带宽中的比例较大(50/100 = 1/2)，采用WFQ基本上就可以保证队列Q2中的数据被实时 转发，此时采用SP就不太合适。最好可以动态设置调度方式。在如图3所示的模型中，带宽控制过程也需要修改。如图3的H-QoS模型能实 现对用户和用户的带宽进行控制，增加了一个直通队列Q2之后，由于直通队列Q2的数据 流直接到端口，所以无法对直通队列Q2上的数据流的带宽进行控制。在用户签订服务 等级协议(SLA，Service-LevelAgreement)后，其他数据流上实际的承诺信息速率(CIR， CommittedInformation Rate)和峰值信息速率(PIR, Peak Information Rate)要减去直 通队列Q2上分配的带宽。直通队列Q2上的带宽分配要能够通过命令进行配置。直通队列 Q2上带宽的大小需要根据实际应用进行设置。例如实时业务对应的最大突发流量为IOM/ s，则最好给队列Q2预留IOM以上的带宽(如果不想让业务数据因拥塞丢弃的话)。在如图3所示的模型中，需要对直通队列Q2使用情况进行监控。当队列上的数据 流过多有拥塞趋势时，可以通过丢弃数据流解除网络过载问题。可以采用的方法有尾部丢 弃(Tail-Drop)和 WRED (Weighted Random EarlyDetection，加权随机早期检测)。直通队 列Q2的大小设计要根据应用环境进行合理设计。队列Q2的大小与业务流中数据包的大小， 调度器的效率和队列的业务流量等因素有关。例如数据包的最大程度为1000 (该数值便于 举例)，在队列Q2中的最大延时(在队列Q2中的延时在数值上基本固定)为Ius (该数值 便于举例)，实时业务对应的最大流量为lOM/s，则为了减少数据包在队列Q2中被丢弃的可 能性，队列 Q2 的大小最好为(1/1000)* (10*1024*1024) *1000。为了减少时延，业务流(或称数据流)从分类器送到队列时，端口调度器采用碎片隔离式转发对直通队列Q2进行调度。这是介于直通式和存储转发式之间的一种解决方案， 其中，存储转发方式的示意图如图4所示，直通式的示意图如图5所示，碎片隔离式转发的 示意图如图6所示。它在转发前先检查数据包(包含协议报文)的长度是否够64个字节 (512bit)，如果小于64字节，说明是假包(或称残帧)，则丢弃该包；如果大于64字节，则根据数据包的前64字节信息发送该包。由于该方式固定分析数据包的前64字节，所以该方式的数据处理速度比存储转发方式快，但比直通式慢。端口调度器采用了碎片隔离式转发，数据包的前64字节进入队列之后即被允许 调度转发。相对之前存储转发式需要缓存整个数据包并校验数据包的正确性之后才进行 调度转发，极大的提高了数据转发效率，减少了数据包在缓冲队列中的时延。例如，1500字 节长度的包采用碎片隔离式转发，其存储时延最小是存储转发式时延的二十分之一左右 (64/1500)。而且由于只取64字节就可进行调度转发，时延相对也固定。不过该方法也有 一个缺点，即分析前64字节就可进行调度转发而不对整个数据包进行帧校验序列(FCS， Frame Check Squence)检测，错误的数据包也可能被转发。当入端口有不同数据流，例如，普通数据流1、2和1588协议报文3输入时，结合图 7和，该系统的处理流程包括步骤100，数据流通过分类器(Classifier)，被识别数据流1为保证转发等级的 数据，送到该业务对应队列ql中；数据流通过分类器被识别数据流2为尽力而为等级的数 据，送到该业务对应队列q2中；数据流通过分类器被识别数据流3为加速转发等级的数据， 由于该数据流是对实时性和抖动敏感的数据，因此，被直接送到该业务对应的直通队列Q2 中。步骤200，业务级调度器负责调度队列ql和q2中的数据(通常根据SP或WFQ，如 果为SP，ql中的数据流1较数据流2会被优先调度)，然后发送至后级调度器对应队列；用 户级调度器调度其对应队列中的数据到用户组级调度器对应队列，最后数据被送到端口调 度器对应的端口队列Ql中。步骤300，端口调度器调度时，根据加权公平队列算法调度(WFQ/CBWFQ)进行调 度。当调度到端口 1时，先调度直通队列Q2中的数据，再调度端口队列Ql中的数据，且直 通队列Q2的权重更大。本发明的技术方案适用于对数据包在网络中时延抖动敏感的场合，包括VOIP业 务、1588PTP等业务。对于保证转发等级的数据流(一般为对时延抖动比较敏感的数据，如VoIP业务， 同步以太网业务和1588协议报文等)，经过分类器识别分类会被送到直通队列。其他的 数据包根据不同的分类规则会被送到业务级别下的各个对应队列中，然后业务级别下的各 个对应队列中的数据会依次被业务调度器、用户调度器和用户组调度器最终放到端口队列 中。从这个过程可以看出，直通队列最大程度减少了分组排队等候的时间，即最大程度上 减少了数据流在包交换网中的时延和抖动，改善了 H-QoS技术在处理时延敏感数据流的性 能。本发明实施例提供了一种调度数据的系统，如图8所示，包括直通队列模块，与分类器和出端口直接相连，用于缓存对时延抖动敏感的数据；该分类器，用于对从入端口接收的数据流进行分类，识别对时延抖动敏感的数据 流和对时延抖动不敏感的数据流；将对时延抖动敏感的数据流发送至该直通队列，将该对 时延抖动不敏感的数据流通过业务调度器、用户调度器和用户组调度器发送至端口队列；端口调度器，用于对该时延抖动敏感的数据和时延抖动不敏感的数据进行调度后 由该出端口输出。
进一步地，端口调度器，具体用于采用碎片隔离转发的方式对该时延抖动敏感的数据流和时延抖动不敏感的数据流进行调度后由该出端口输出。进一步地，该端口调度器，还用于当该直通队列的优先级最高时，采用严格优先级 算法或加权公平队列算法对该时延抖动敏感的数据流和时延抖动不敏感的数据流进行调 度后由该出端口输出。进一步地，该端口调度器，还用于当该直通队列的优先级不是最高时，采用加权公 平队列算法先调度该时延抖动敏感的数据流，然后调度时延抖动不敏感的数据流，其中，该 直通队列的权重大于该端口队列的权重。与现有技术相比较，本发明实施例针对时延抖动比较敏感的数据，增加一个优先 级最高的直通队列，并修改端口调度器的职责，队列的转发形式为碎片隔离转发方式。通过 分类器把对时延抖动比较敏感的数据流分类后放到直通队列上进而直接进行调度，减少了 数据流在包交换网络中的时延和抖动，本发明实施例的技术方案既保留了 H-QoS技术能区 别用户和业务的优点，又保留了 QoS技术的优点，调度较快时延抖动较小，从而有助于业务 的推广。最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参 照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明 进行修改、更改或者等同替换，而不脱离本发明和权利要求的精神和范围。
权利要求
一种调度数据的方法，其特征在于，包括设置一个用于缓存对时延抖动敏感的数据的直通队列，该直通队列与分类器和出端口直接相连；该分类器对接收的数据流进行分类，识别对时延抖动敏感的数据流和对时延抖动不敏感的数据流；该分类器将对时延抖动敏感的数据流发送至该直通队列，将该对时延抖动不敏感的数据流通过业务调度器、用户调度器和用户组调度器发送至端口队列；端口调度器对该时延抖动敏感的数据和时延抖动不敏感的数据进行调度后由该出端口输出。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该端口调度器采用碎片隔离转发的方式对 该时延抖动敏感的数据流和时延抖动不敏感的数据流进行调度后由该出端口输出。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当该直通队列的优先级最高时，该端口调度 器采用严格优先级算法或加权公平队列算法对该时延抖动敏感的数据流和时延抖动不敏 感的数据流进行调度后由该出端口输出。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当该直通队列的优先级不是最高时，该端口 调度器采用加权公平队列算法先调度该时延抖动敏感的数据流，然后调度时延抖动不敏感 的数据流，其中，该直通队列的权重大于该端口队列的权重。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括设置该直通队列带宽的步骤。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括检测该直通队列是否出现拥塞，如 果是，则对数据流进行丢弃处理。
7.一种调度数据的系统，其特征在于，包括直通队列模块，与分类器和出端口直接相连，用于缓存对时延抖动敏感的数据；该分类器，用于对从入端口接收的数据流进行分类，识别对时延抖动敏感的数据流和 对时延抖动不敏感的数据流；将对时延抖动敏感的数据流发送至该直通队列，将该对时延 抖动不敏感的数据流通过业务调度器、用户调度器和用户组调度器发送至端口队列；端口调度器，用于对该时延抖动敏感的数据和时延抖动不敏感的数据进行调度后由该 出端口输出。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，该端口调度器，具体用于采用碎片隔离转发 的方式对该时延抖动敏感的数据流和时延抖动不敏感的数据流进行调度后由该出端口输出o
9.如权利要求7所述的系统，其特征在于，该端口调度器，还用于当该直通队列的优先 级最高时，采用严格优先级算法或加权公平队列算法对该时延抖动敏感的数据流和时延抖 动不敏感的数据流进行调度后由该出端口输出。
10.如权利要求7所述的系统，其特征在于，该端口调度器，还用于当该直通队列的优 先级不是最高时，采用加权公平队列算法先调度该时延抖动敏感的数据流，然后调度时延 抖动不敏感的数据流，其中，该直通队列的权重大于该端口队列的权重。
全文摘要
本发明公开了一种调度数据的方法和系统，属于以太网领域。该方法设置一个用于缓存对时延抖动敏感的数据的直通队列，该直通队列与分类器和出端口直接相连；该分类器对接收的数据流进行分类，识别对时延抖动敏感的数据流和对时延抖动不敏感的数据流；该分类器将对时延抖动敏感的数据流发送至该直通队列，将该对时延抖动不敏感的数据流通过业务调度器、用户调度器和用户组调度器发送至端口队列；端口调度器对该时延抖动敏感的数据和时延抖动不敏感的数据进行调度后由该出端口输出。本发明的技术方案可以使时延抖动较小，从而有助于业务的推广。
文档编号H04L12/56GK101834787SQ20101014745
公开日2010年9月15日 申请日期2010年4月12日 优先权日2010年4月12日
发明者张海峰, 翟勇 申请人:中兴通讯股份有限公司