专利名称：Atm信元重组共享缓存系统及其实现方法
技术领域：
本发明属于计算机通信系统领域，具体涉及ATM技术，尤其涉及一种ATM信元重组共享缓存系统。此外，本发明还涉及一种ATM信元重组共享缓存的实现方法。
背景技术：
ATM全称为“Asynchronous Transfer Mode”，中文名为“异步传输模式”。ATM是一项数据传输技术。ATM是以信元为基础的一种分组交换和复用技术，它是一种为了多种业务设计的通用的面向连接的传输模式。其中ATM重组位于ATM的AAL(ATM adaptation layer, ATM适配层)层中SAR(segmentation and reassembly，分割和重组)功能的一部分，用于完成将接收到的ATM信元重组成上层能够辨识的格式，如以太网包，IP包。ATM重组需要缓存用于接收基于PVC(指在两个用户(DTE)之间建立起来的永久性虚电路连接，PVC是通过网管手工建立的，两端用户一开机即可使用)的信元。每个 PVC攒齐一个包(即收到尾信元)后，就可从缓存中调度出该包做ATM的重组。由于在 DSLAM(Digital SubscriberLine Access Multiplexer，数字用户线路接入复用器)芯片中需求的PVC比较多，势必意味着该缓存容量要求高。每个PVC维持一个包和一个信元的计数器。当包计数器不为0时就通知调度模块该PVC攒齐了一个数据包，准备好做ATM重组。 当出现拥塞时用信元计数器实现早期包丢弃(EPD)和部分包丢弃(PPD)。从传统实现方式看存在如下问题1)硬件实现往往外挂RAM(DDR，SDRAM)作为接收缓存，在高速流量情况下很难保证带宽要求。2)出现拥塞的时候PPD结合EPD也还是很难保证错包进入重组功能，导致后续流
量有震动。3)需要在多PVC(可能多至1K)之间做调度，增加难度和硬件资源。4)如果始终接收不到某个PVC数据包尾信元，那么该PVC数据包之前已存信元是不会调度出去，占用了缓存空间影响其它PVC的接收。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种ATM信元重组共享缓存的实现方法，该方法能清除不需要的信元，同时完成释放相应的缓存空间，会使缓存管理更加公平合理，处理带宽高，逻辑实现简单。为此，本发明还提供一种ATM信元重组共享缓存系统。为解决上述技术问题，本发明一种ATM信元重组共享缓存的实现方法，采用片内 SRAM (SRAM是英文Matic RAM的缩写，它是一种具有静止存取功能的内存，不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据)作为接收缓存，所有PVC共享该缓存，用链表实现，该方法主要包括如下步骤(1)初始化链表，建立FREE链表和ACTIVE链表；该FREE链表指向缓存剩余空间， 该ACTIVE链表表示被缓存PVC包(或称PVC数据包)占用空间；初始化每个PVC属性值为
O)PVC接收信元，判断接收到的信元是否是尾信元；接收到非尾信元时进入步骤 (3)，接收到尾信元时进入步骤；(3)接收到非尾信元时，读取PVC属性值判断是否能写入缓存，如是，则从FREE链表中申请一个地址存入共享缓存，同时更新该PVC属性值；如否，则仅仅更新PVC属性值，同时丢弃该信元；(4)接收到尾信元时，读取PVC属性值判断是否能写入缓存，如是，则从FREE链表中申请一个地址存入共享缓存，把该PVC包写入ACTIVE链表中，同时更新该PVC属性值，并且把该PVC包的信息写入FIFO (FIFO是英文First In First Out的缩写，是一种先入先出的数据缓存器)；如否，则更新PVC属性值，并且丢弃该信元，同时把原来写入缓存信元的地址写入FREE链表完成链表rollback(回滚)功能；在步骤⑵、(3)、(4)的过程中，扫描器固定时序地访问PVC属性值和链表。在步骤(1)中，所述PVC属性值为CRT_CELL_NUM表示当前PVC包已存信元数目， ALL_CELL_NUM表示该PVC所有包已存信元数目，ERR0R_FLAG表示当前PVC包是否是错误或者丢信元，ACTIVE_FLAG表示该PVC是否在接收信元。在步骤C3)和步骤(4)中，所述读取PVC属性值判断是否能写入缓存，其判断过程如下比较ALL_CELL_NUM是否小于最大门限且同时ERR0R_FLAG是否是0，如是则能写入缓存。在步骤(3)中，如是，则从FREE链表中申请一个地址存入共享缓存，同时更新该 PVC属性值，所述更新该PVC属性值具体为CRT_CELL_NUM加1，ALL_CELL_NUM加1，ERR0R_ FLAG 写入 0，ACTIVE_FLAG 写入 1。在步骤(3)中，如否，则仅仅更新PVC属性值，具体为CRT_CELL_NUM保持不变， ALL_CELL_NUM 保持不变，ERR0R_FLAG 写入 1，ACTIVE_FLAG 写入 1。在步骤(4)中，如是，则从FREE链表中申请一个地址存入共享缓存，把该PVC包写入ACTIVE链表中，同时更新该PVC属性值，所述更新该PVC属性值具体为CRT_CELL_NUM写入 0，ALL_CELL_NUM 加 1，ERR0R_FLAG 写入 0，ACTIVE_FLAG 写入 0。在步骤⑷中，如否，则更新PVC属性值，具体为CRT_CELL_NUM写入0，ALL_CELL_ NUM 减去原来的 CRT_CELL_NUM，ERR0R_FLAG 写入 0，ACTIVE_FLAG 写入 1。在步骤C3)和步骤(4)中，所述从FREE链表中申请一个地址存入共享缓存的过程中还包括如下步骤记录PVC指针；该PVC指针是PVC头指针或尾指针，指当前PVC包的第一个信元在缓存中的地址以及当前信元在缓存中的地址；在步骤(4)中，当接收到尾信元之后，如判断可以写入缓存，则把该PVC头指针串接在ACTIVE链后面，完成该PVC包的入链；如判断不可以写入缓存或者尾信元超时，则把该PVC头指针串接在FREE链后面，完成该链表的rollkick功能。所述在步骤0)、(3)、(4)的过程中，扫描器固定时序地访问PVC属性值和链表，具体为如果发现ACTIVE_FLAG为1，表明尾信元未超时，则仅仅把ACTIVE_FLAG写成0，其他值不变；如果ACTIVE_FLAG为0，表明尾信元超时，就更新PVC属性值，CRT_CELL_NUM写入 0，ALL_CELL_NUM 减去原来的 CRT_CELL_NUM，ERR0R_FLAG 写入 0，ACTIVE_FLAG 写入 1，且把原来已存信元的地址写入FREE链表完成了链表rollkick功能。
此外，本发明还提供一种ATM信元重组共享缓存系统，包括PVC，两个用户之间建立起来的永久性虚电路，用于接收信元；采用片内SRAM作为接收缓存，该PVC共享该缓存；链表，包括指向缓存剩余空间的FREE链表和表示被缓存PVC包占用空间的ACTIVE 链表，该FREE链表用于接收PVC的申请，将FREE链表中的地址传送到PVC，并通过PVC将该地址存入该缓存；扫描器，用于固定时序的访问PVC的属性值和链表；FIFO，用于当PVC收到某个PVC数据包的尾信元后把该PVC数据包的信息写入 FIFO。本发明的有益效果在于本发明用片内SRAM作为接收缓存，所有PVC共享该缓存， 用链表实现。该链表有rollkick的功能，当某个PVC接收到错信元，或者该PVC的信元数超过门限(该门限用于限制每个PVC占用共享缓存的最大信元数)，或者该链表的剩余空间接近零时，或者该PVC数据包的尾信元超时后，会清除已经写入缓存的信元(以包为单位)， 同时完成释放相应的空间。同时为了避免在多PVC之间进行复杂调度，当收到某个PVC数据包的尾信元后就把该包的信息写入FIFO，这样就实现先入先出的简单调度。本发明会使缓存管理更加公平合理，处理带宽高，逻辑实现简单。
图1是本发明方法中非尾信元的流程示意图；图2是本发明方法中尾信元的流程示意图；图3是本发明中后台扫描器循环扫描PVC的属性值ACTIVE_FLAG的示意图；图4是本发明系统的结构示意图。
具体实施例方式下面给出在IPDSLAM-10G芯片中的实施例。本发明的ATM信元重组共享缓存的实现方法，主要包括如下步骤1.初始化链表，建立FREE链表(指向缓存剩余空间)和ACTIVE链表(表示被缓存PVC包占用空间)。初始化每个PVC属性值为0(CRT_CELL_NUM表示当前PVC包已存信元数目，ALL_CELL_NUM表示该PVC所有包已存信元数目，ERR0R_FLAG表示当前PVC包是否是错误或者丢信元(当前的PVC包错误是指其中接受到的ATM信元有HEC(header errorcontrol，头部错误控制)错误；当前的PVC包丢信元是指该PVC的已收信元数超过门限(该门限用于限制每个PVC占用共享缓存最大信元数)或者FREE链表的剩余空间接近 0时引起的)，ACTIVE_FLAG表示该PVC是否在接收信元)。2. PVC接收信元，判断接收到的信元是否是尾信元；接收到非尾信元时进入步骤 3，接收到尾信元时进入步骤4。3.如图1所示，接收到非尾信元时，1)读取PVC属性值判断是否能写入缓存，比较ALL_CELL_NUM是否小于最大门限且同时ERR0R_FLAG是否是0，如是则进入下一步；2)从 FREE链表中申请一个地址；3)记录PVC指针；记录PVC指针是指头指针/尾指针，指当前 PVC包的第一个信元在缓存中的地址以及当前信元在缓存中的地址；4)更新该PVC属性值(CRT_CELL_NUM 加 1，ALL_CELL_NUM 加 1，ERR0R_FLAG 写入 0，ACTIVE_FLAG 写入 1) ；5)将步骤2)申请的地址存入共享缓存。如步骤1)的判断结果是否，则仅仅更新PVC属性值(CRT_ CELL_NUM 保持不变，ALL_CELL_NUM 保持不变，ERR0R_FLAG 写入 1，ACTIVE_FLAG 写入 1)，同时丢弃该信元。4.如图2所示，接收到尾信元时，1)读取PVC属性值判断是否能写入缓存，比较 ALL_CELL_NUM是否小于最大门限同时ERR0R_FLAG是否是0，如是则进入下一步；2)从FREE 链表中申请一个地址；幻记录PVC指针；记录PVC指针是指头指针/尾指针，指当前PVC 包的第一个信元在缓存中的地址以及当前信元在缓存中的地址；记录PVC指针的作用有 A.当接收到尾信元之后，判断可以写入缓存，则把该PVC头指针串接在ACTIVE链后面，完成该PVC包的入链；B.当接收到尾信元之后，判断不可以写入缓存或者尾信元超时，则把该 PVC头指针串接在FREE链后面，完成该链表的rollhck功能；4)更新该PVC属性值(CRT_ CELL_NUM 写入 0，ALL_CELL_NUM 加 1，ERR0R_FLAG 写入 0，ACTIVE_FLAG 写入 0) ；5)将步骤 2)申请的地址存入共享缓存；6)把该PVC包信息存入调度FIFO，同时把PVC头指针串接在 ACTIVE链后面，完成该PVC包写入ACTIVE链表中。如步骤1)的判断结果是否(即PVC属性值不能写入缓存或者尾信元超时)，则更新PVC属性值(CRT_CELL_NUM写入0，ALL_CELL_ NUM减去原来的CRT_CELL_NUM，ERR0R_FLAG写入0，ACTIVE_FLAG写入1)，并且丢弃该信元， 同时把原来写入缓存信元的地址写入FREE链表(把该PVC头指针串接在FREE链后面)完成了链表rollkick功能。5.如图3所示，后台有个扫描器，固定时序的扫描PVC的属性值和链表，判断尾信元是否超时，如果发现ACTIVE_FLAG为1 (表明尾信元未超时)，则仅仅把ACTIVE_FLAG写成 0，其他值不变；如果ACTIVE_FLAG为0 (表明尾信元超时)，就更新PVC属性值(CRT_CELL_ NUM 写入 0，ALL_CELL_NUM 减去原来的 CRT_CELL_NUM，ERR0R_FLAG 写入 0，ACTIVE_FLAG 写入1)，且把原来已存信元的地址写入FREE链表完成了链表rollkick功能。该扫描器固定时序的扫描PVC的属性值和链表是位于步骤2，3，4整个过程中的，该扫描器访问PVC属性值和链表都是在信元之间的间隙去访问的，因此该功能对于步骤2，3，4整个过程是并行发生的。本发明的ATM信元重组共享缓存系统的结构见图4，该系统包括PVC，两个用户之间建立起来的永久性虚电路，用于接收信元；采用片内SRAM作为接收缓存，该PVC共享该缓存；链表，包括指向所有缓存的FREE链表和表示空链的ACTIVE链表，该FREE链表用于接收PVC的申请，将FREE链表中的地址传送到PVC，并通过PVC将该地址存入该缓存；扫描器，用于固定时序的访问PVC的属性值和链表；FIFO，用于当PVC收到某个PVC数据包的尾信元后把该PVC数据包的信息写入 FIFO。
权利要求
1.一种ATM信元重组共享缓存的实现方法，其特征在于，采用片内SRAM作为接收缓存， 所有PVC共享该缓存，用链表实现，该方法主要包括如下步骤(1)初始化链表，建立FREE链表和ACTIVE链表；该FREE链表指向缓存剩余空间，该 ACTIVE链表表示被缓存PVC包占用空间；初始化每个PVC属性值为0 ；Q)PVC接收信元，判断接收到的信元是否是尾信元；接收到非尾信元时进入步骤(3)， 接收到尾信元时进入步骤；(3)接收到非尾信元时，读取PVC属性值判断是否能写入缓存，如是，则从FREE链表中申请一个地址存入共享缓存，同时更新该PVC属性值；如否，则仅仅更新PVC属性值，同时丢弃该信元；(4)接收到尾信元时，读取PVC属性值判断是否能写入缓存，如是，则从FREE链表中申请一个地址存入共享缓存，把该PVC包写入ACTIVE链表中，同时更新该PVC属性值，并且把该PVC包的信息写入FIFO ；如否，则更新PVC属性值，并且丢弃该信元，同时把原来写入缓存信元的地址写入FREE链表完成链表rollhck功能；在步骤O)、(3)、的过程中，扫描器固定时序地访问PVC属性值和链表。
2.如权利要求1所述的ATM信元重组共享缓存的实现方法，其特征在于，在步骤(1) 中，所述PVC属性值为CRT_CELL_NUM表示当前PVC包已存信元数目，ALL_CELL_NUM表示该PVC所有包已存信元数目，ERR0R_FLAG表示当前PVC包是否是错误或者丢信元，ACTIVE_ FLAG表示该PVC是否在接收信元。
3.如权利要求2所述的ATM信元重组共享缓存的实现方法，其特征在于，在步骤(3)和步骤(4)中，所述读取PVC属性值判断是否能写入缓存，其判断过程如下比较ALL_CELL_ NUM是否小于最大门限且同时ERR0R_FLAG是否是0，如是则能写入缓存。
4.如权利要求2所述的ATM信元重组共享缓存的实现方法，其特征在于，在步骤(3) 中，如是，则从FREE链表中申请一个地址存入共享缓存，同时更新该PVC属性值，所述更新该 PVC 属性值具体为CRT_CELL_NUM 加 1，ALL_CELL_NUM 加 1，ERR0R_FLAG 写入 0，ACTIVE— FLAG写入1。
5.如权利要求2所述的ATM信元重组共享缓存的实现方法，其特征在于，在步骤(3) 中，如否，则仅仅更新PVC属性值，具体为CRT_CELL_NUM保持不变，ALL_CELL_NUM保持不变，ERR0R_FLAG 写入 1，ACTIVE_FLAG 写入 1。
6.如权利要求2所述的ATM信元重组共享缓存的实现方法，其特征在于，在步骤(4) 中，如是，则从FREE链表中申请一个地址存入共享缓存，把该PVC包写入ACTIVE链表中，同时更新该PVC属性值，所述更新该PVC属性值具体为CRT_CELL_NUM写入0，ALL_CELL_NUM 加 1，ERR0R_FLAG 写入 0，ACTIVE_FLAG 写入 0。
7.如权利要求2所述的ATM信元重组共享缓存的实现方法，其特征在于，在步骤(4) 中，如否，则更新PVC属性值，具体为CRT_CELL_NUM写入0，ALL_CELL_NUM减去原来的CRT_ CELL_NUM, ERR0R_FLAG 写入 0，ACTIVE_FLAG 写入 1。
8.如权利要求1所述的ATM信元重组共享缓存的实现方法，其特征在于，在步骤(3)和步骤中，所述从FREE链表中申请一个地址存入共享缓存的过程中还包括如下步骤记录PVC指针；该PVC指针是PVC头指针或尾指针，指当前PVC包的第一个信元在缓存中的地址以及当前信元在缓存中的地址；在步骤中，当接收到尾信元之后，如判断可以写入缓存，则把该PVC头指针串接在ACTIVE链后面，完成该PVC包的入链；如判断不可以写入缓存或者尾信元超时，则把该PVC头指针串接在FREE链后面，完成该链表的rollhck功能。
9.如权利要求2所述的ATM信元重组共享缓存的实现方法，其特征在于，所述在步骤O)、(3)、(4)的过程中，扫描器固定时序地访问PVC属性值和链表，具体为如果发现 ACTIVE_FLAG为1，表明尾信元未超时，则仅仅把ACTIVE_FLAG写成0，其他值不变；如果 ACTIVE_FLAG为0，表明尾信元超时，就更新PVC属性值，CRT_CELL_NUM写入0，ALL_CELL_ NUM减去原来的CRT_CELL_NUM，ERROR_FLAG写入0，ACTIVE_FLAG写入1，且把原来已存信元的地址写入FREE链表完成了链表rollkick功能。
10.一种ATM信元重组共享缓存系统，其特征在于，包括PVC，两个用户之间建立起来的永久性虚电路，用于接收信元；采用片内SRAM作为接收缓存，该PVC共享该缓存；链表，包括指向缓存剩余空间的FREE链表和表示被缓存PVC包占用空间的ACTIVE链表，该FREE链表用于接收PVC的申请，将FREE链表中的地址传送到PVC，并通过PVC将该地址存入该缓存；扫描器，用于固定时序的访问PVC的属性值和链表；FIFO，用于当PVC收到某个PVC数据包的尾信元后把该PVC数据包的信息写入FIFO。
全文摘要
本发明公开了一种ATM信元重组共享缓存系统，包括PVC，用于接收信元；采用片内SRAM作为接收缓存，PVC共享该缓存；链表，包括指向缓存剩余空间的FREE链表和表示被缓存PVC包占用空间的ACTIVE链表，FREE链表用于接收PVC的申请，将FREE链表中的地址传送到PVC，并通过PVC将该地址存入该缓存；扫描器，用于固定时序的访问PVC的属性值和链表；FIFO，用于当PVC收到某个PVC包的尾信元后把该PVC包的信息写入FIFO。此外，本发明还公开了ATM信元重组共享缓存的实现方法。本发明能清除不需要的信元，同时完成释放相应的缓存空间，会使缓存管理更加公平合理，处理带宽高，逻辑实现简单。
文档编号H04L12/56GK102347882SQ201010239780
公开日2012年2月8日 申请日期2010年7月29日 优先权日2010年7月29日
发明者何运锋, 蔡云阳 申请人:高通创锐讯通讯科技(上海)有限公司