网络通信装置和传输帧的优先频带限制的方法

网络通信装置和传输帧的优先频带限制的方法
【专利摘要】在网络通信装置中，为具有优先级的每一传输帧实现传输和丢弃处理，并且实施频带限制以防止传输目的装置的拥塞。具体地，为每个优先级提供桶，补充基于优先级而确定的量的令牌。而且，在桶评估之前，提供一个共享桶。针对每个恒定时段，为每个优先级提供的桶中存在的所有令牌被传输到共享桶。丢弃溢出共享桶的容量的令牌。所有帧都平等地被评估和传输，而不管每个帧的优先级，只要共享桶中存在令牌。当共享桶中不存在令牌时，执行切换到优先频带限制并且评估每个优先级桶。对应于帧的优先级的桶被检查，当存在令牌时，执行帧的传输处理。当不存在令牌时，执行帧的丢弃处理。
【专利说明】网络通信装置和传输帧的优先频带限制的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及网络通信装置，并且更具体地涉及针对网络通信装置中的传输帧的优先频带限制的方法。
【背景技术】
[0002]传统网络设备具有下述问题:不能从外部单元执行诸如负载分布和偏置(biased)状态的灵活控制。为此，当网络规模变大时，对系统行为的掌握和改善变得困难，使得需要昂贵的成本来改变设计和配置。
[0003]作为一种用于解决上述问题的技术，考虑一种使网络设备的分组传输功能和路由控制功能分离的方法。例如，网络设备负责分组传输功能，并且与网络设备外部分开的控制装置负责控制功能。这样，控制装置能够管理分组的传输，并且能够构建灵活的网络。
[0004][对⑶分离型网络的解释]
[0005]作为功能被分离的集中式管理型网络中的一个，提出了一种CD(C:控制平面/D:数据平面)分离型网络，其中，在数据平面侧的节点装置由控制平面侧的控制装置来控制。
[0006]作为⑶分离型网络的一个示例，示例了使用开放流(OpenFlow)技术的开放流(open flow)网络，在开放流技术中控制器控制交换机来执行网络中的路由控制。开放流技术的细节在非专利文献I中描述。注意，开放流网络仅仅是一个示例。
[0007][对开放流网络的解释]
[0008]在开放流网络中，基于MAC地址、IP地址、端口号等的组合所确定的一系列通信被定义为“流”。路由控制、故障恢复、负载分布和优化以流为单位来执行。
[0009]在开放流网络中，作为控制装置的开放流控制器(0FC:开放流控制器)操作与对应于节点装置的开放流交换机(0FS:开放流交换机)的路由控制相关的流表，来控制开放流交换机的行为。
[0010]控制器和交换机通过安全信道彼此连接，安全信道是受到专用线路或SSL (安全套接层)保护的通信路径。控制器和交换机基于开放流协议(OpenFlow协议)通过安全信道来彼此传送或接收开放流消息(OpenFlow消息)。
[0011]开放流网络中的交换机包括边缘交换机和核心交换机，其形成开放流网络并且处于控制器的控制下。注意，边缘交换机是位于不同于开放流网络的网络的边界处的交换机。而且，核心交换机是用于在开放流网络内中继分组的交换机。在开放流网络中，控制器能够操作路由上交换机的流表并且控制从在输入侧边缘交换机(入口)接收分组(流入)到在输出侧边缘交换机(出口)传送分组(流出)的一系列流。
[0012]分组还可以被当作为帧。分组与帧的差别仅仅是协议中处理的数据的单位(PDU:协议数据单元)的差别。分组是“TCP/IP”(传输控制协议/因特网协议)的rou。另一方面，帧是“以太网(商标)”的pdu。
[0013]流表是流条目的集合，每个流条目定义了用于指定作为流被处理的分组的确定条件(规则)、指示分组符合(匹配)规则的次数的统计信息、以及对分组执行的处理内容(动作)的组合。
[0014]基于包括在分组的报头区域(字段)中的各个协议层级中的一个或全部数据的各种组合来定义流条目的规则，并且能够区分这些规则。作为各个协议层级的数据的示例，例示了传输目的地地址(目的地地址)、传输源地址(源地址)、传输目的地端口(目的地端口)和传输源端口(源端口)等。注意，假定上述地址是MAC地址(媒体访问控制)或者IP地址(因特网协议地址)。而且，除了上述之外，入口端口(Ingress端口)的数据能够用作流条目的规则。而且，作为流条目的规则，能够设置作为流进行处理的分组的报头区域的部分(或所有)值的正则表达或通配符表达。
[0015]流条目的动作指示下述操作，在该操作中，“分组被输出/传输到特定端口 ”、“分组被丢弃/废弃(删除)”、或“分组的报头被改写”。例如，当流条目的动作指示输出端口的标识数据(输出端口号等)时，交换机将分组输出到对应于标识数据的端口，当没有指示输出端口的标识数据时，交换机丢弃该分组。或者，当流条目的动作指示报头数据时，交换机基于报头数据来改写分组的报头。
[0016]交换机执行用于符合流条目的规则的一组分组(分组序列)的流条目的动作。具体地，当接收到分组时，交换机在流表中搜索具有符合接收到的分组的报头数据的规则的流条目。作为搜索的结果，当找到具有符合接收到的分组的报头数据的规则的流条目时，交换机更新流条目的统计数据并且对接收到的分组执行被指定为流条目的动作的操作。另一方面，作为搜索的结果，当没有找到具有符合接收到的分组的报头数据的规则的流条目时，交换机确定接收到的分组是第一分组，并且通过控制信道将接收到的分组(或副本)传输到开放流网络中的控制器，并且基于接收到的分组的传输源.传输目的地(地址)来请求分组的路由计算，并且接收用于将流条目设定作为应答的消息，并且然后更新流表。
[0017]注意，在流表中已经登记了具有符合低优先级的所有分组的报头数据的规则的默认条目。当没有找到符合接收到的分组的流条目时，接收到的分组符合该默认条目。默认条目的动作是“接收到的分组的查询信息到控制器的传输”。
[0018][开放流网络的课题]
[0019]通常，在开放流网络系统中，许多情况下，控制器和交换机具有“1:N(多个)”的连接关系。
[0020]因此，由于存在控制器从许多交换机接收不受控制的请求的情况，所以存在超出处理性能限制的可能性。
[0021]当控制器接收超出处理性能的请求并且落入处理禁用状态时，交换机中的每一个丢失控制功能，并且网络与各个交换机断开连接。因此，存在使交换机发布考虑到控制器的处理性能限制的请求的必要性。
[0022]而且，除了保护控制器的处理性能之外，交换机本身的处理性能也需要被保护。
[0023]因此，根据保护控制器的处理性能和保护交换机的处理性能的这两个立场，需要在控制器和交换机之间的频带限制。
[0024]然而，控制器和交换机之间的频带限制需要被优先执行，因为作为开放流功能的目的和重要性根据消息的种类而不同。
[0025]在优先级控制中，存在必须避免低优先级的帧落入非传输状态的课题。
[0026][现有技术][0027]作为现有技术，专利文献1(JP2005_244417A)公开了一种频带控制装置、频带控制方法和频带控制程序。在该现有技术中，频带限制处理部存储在令牌桶(bucket)中剩余的剩余令牌量X。令牌量监视部将所存储的剩余令牌量和最大突发令牌量作比较。优先级控制部向尽力型通信指派通信线路容量，其基于比较结果而被指派给频带保证型通信。
[0028]注意，桶指示提桶(pail)，并且是被抽象为收集要传输的网络流量的容器。
[0029]引用列表
[0030][专利文献I] JP2005_244417A
[0031][非专利文献I]
[0032]“OpenFlow Switch Specification, Versionl.0.0”，[在线]，(2009年 12 月 31 日)，因特网(URL:http://www.0penflowswitch.0rg/documents/openflow-spec-vl.0.0.pdf)

【发明内容】

[0033]目的在于，当执行频带限制以防止网络通信装置中的传输目的地装置的拥塞时，对每个传输帧指派优先级并且实现传输和丢弃。
[0034]而且，当接收到具有较高优先级的大量帧时，如接收到传统优先级控制系统的PQ(优先级排毒)时，必须解决较低优先级帧完全没有被传输的问题。
[0035]对于上述问题，存在诸如WFQ(加权公平排队)和CBWFQ(基于分类的加权公平排队)的方法。但是，因为这些方法是在对每个有点急提供传输的多个子队列(子队列)中填充的帧的优先传输控制的方法。因为子队列需要存储资源，所以存在资源分布的问题。
[0036]而且，优选的是，当装置没有处于拥塞状态时，不论帧的优先级如何，都平等地执行传输，并且允许平等突发传输。
[0037]除了解决上述问题之外，本发明的目标在于提供一种执行频带限制以防止传输目的地装置的拥塞的网络通信装置。
[0038]根据本发明的网络通信装置包括:开放流处理部21，其在控制器的控制下将流条目登记在流表上，该流条目定义用于将接收到的帧作为流进行统一控制的规则和动作；桶提供部，其提供对应于所有帧的共享桶以及对应于目的地为控制器的帧中的每一个的优先级的优先级桶；共享桶评估部23，其评估所接收到的帧的目的地是否是控制器并且针对目的地是控制器的帧评估共享桶；优先级桶评估部24，其在作为共享桶的评估结果而执行传输帧的优先频带限制时评估对应于帧的优先级的优先级桶以确定传输或丢弃。
[0039]根据本发明的传输帧的优先频带限制的方法由网络通信装置来执行，并且包括:在控制器的控制下，将流条目登记在流表中，该流条目定义规则和动作，该规则和动作用于将所接收到的帧作为流进行统一控制；对于目的地是控制器的所有帧提供共享桶并且对每个帧的优先级提供优先级桶；评估所接收到的帧的目的地是否是所述控制器并且针对目的地是所述控制器的帧评估共享桶；以及当作为共享桶的评估结果而执行对传输帧的优先频带限制时，评估对应于帧的优先级的优先级桶以确定传输或丢弃。
[0040]根据本发明的程序是一种用于使网络通信装置执行传输帧的优先频带限制的上述方法的处理的程序。应该注意，根据本发明的程序能够被存储在存储单元和记录介质中。
[0041]因为基于优先级所确定的令牌量针对每个恒定时段被补充给每个桶，所以即使在较高优先级的大量帧到达时，较低优先级的帧对桶传输也从不停止。而且，因为不论优先级如何，每个桶中所留下的所有令牌针对每个恒定时段被补充给共享桶，所以在共享桶中能够执行传输帧的平等传输。以到达顺序来对帧进行评估，以基于令牌的使用或未使用来确定帧应当被传送还是丢弃。没有必要对每个优先级提供子队列，并且同时能够进行频带限制。
【专利附图】

【附图说明】
[0042]图1是示出开放流网络系统的配置例的图；
[0043]图2是示出本发明中优先频带限制的概念图；
[0044]图3是示出在共享桶中存在令牌的示例的图；
[0045]图4是示出在优先级桶中存在令牌的示例的图；
[0046]图5是示出在两个桶中都不存在令牌的示例的图；
[0047]图6是示出根据本发明的交换机(网络通信装置)的操作的流程图；
[0048]图7是示出当在共享桶中存在令牌时的帧处理的图；
[0049]图8是示出当在优先级桶中存在令牌时的帧处理的图；
[0050]图9是示出当在两个桶中都不存在令牌时的帧处理的图；
[0051]图10是示出根据本发明的交换机(网络通信装置)的基本配置示例的图；以及
[0052]图11是示出根据本发明的交换机(网络通信装置)的具体配置示例的图。
【具体实施方式】
[0053]本发明针对⑶分离型网络系统。这里，将作为⑶分离型网络系统之一开放流(OpenFlow)网络系统作为示例进行描述。然而，实际上，本发明不限于开放流网络系统。
[0054]<示例实施例>
[0055]下面将参考附图来描述示例实施例。
[0056][系统配置]
[0057]如图1中所示，开放流网络系统包括控制器10和交换机20 (20-1，i = I到η:n是任意的)。
[0058]控制器10是服务器装置并且针对交换机20 (20_i，i = I到η)中的每一个向所接收到的帧指派优先级。这里，控制器10将优先级数据添加到流条目中，其中接收到的帧的行为被定义为设定到交换机20 (20-1，i = I到η)中的每一个。
[0059]交换机20(20_i，i = I到η)中的每一个是网络通信单元，并且对流入作为目的地的控制器10的帧执行优先频带限制。交换机20(20-1，i = I到η)中的每一个基于所定义的多个优先级来对流入作为目的地的控制器10的帧进行分类。
[0060]这里，当接收到巾贞时,交换机20 (20-1, i = I到η)中的每一个评估已经登记了流条目的流表中的帧。当指派优先级时，交换机20 (20-1, i = I到η)中的每一个根据帧的优先级来执行对接收到的帧的传输限制。
[0061]注意，在交换机20 (20-1，i = I到η)当中，执行帧到控制器10的传输处理的交换机可以仅仅是对应于输入侧边缘交换机的交换机。也就是，首先从开放流网络外部接收帧的交换机20成为本发明的主要对象。当然，因为该交换机能够执行帧到控制器10的传输处理，所以对应于核心交换机的交换机可以是本发明的对象。
[0062]本发明中的优先频带限制采用并且获得令牌桶方法。
[0063]在该示例性实施例中，作为交换机20 (20-1，i = I到η)之一并且接收帧的交换机20对目的地为控制器10的帧提供一个共享桶(不取决于任何优先级的公共桶)以及多个优先级桶(用于每个优先级的桶)。假设在这些桶中仅执行令牌量和桶的评估。这些桶不用作用于评估的矩阵以及从接收到传送所使用的缓冲器或队列。在该示例实施例中，交换机20从接收缓冲器中取出帧，并且检查在对应于该帧的任何桶中是否存在令牌。如果在任何桶中存在令牌，则交换机20将该帧传输到传送缓冲器。如果在任何桶中不存在令牌，则该帧被丢弃。在令牌或桶的评估中，帧从不被缓冲。
[0064]首先，当接收到帧时，交换机20评估所接收到的帧的目的地是否是控制器10，并且评估用于目的地是控制器10的帧的共享桶。
[0065]如果在共享桶中不存在足够量的令牌，则已经接收到帧的交换机20评估对应于该帧的优先级的优先级桶以确定其应当被传送还是丢弃。
[0066][硬件的示例]
[0067]下面将描述根据本发明的示例用于实现控制器10和交换机20 (20-1，i = I到η)中的每一个的特定硬件配置。
[0068]作为控制器10的示例，假设诸如PC(个人计算机)、设备、瘦客户端服务器、工作站、主机和超级计算机的计算机。注意，控制器10不限于终端或服务器，并且可以是中继单元或者外围单元。而且，控制器10可以是设置在计算器等中的扩展板以及安装在物理机上的虚拟机(VM)。
[0069]作为交换机20(20_i，i = I到η)中的每一个的示例，考虑网络交换机、路由、代理、网关、防火墙、负载均衡器(负载分布装置)、频带控制装置(分组整形器)、安全监视器控制装置(SCADA:监控和数据获取)、网守(gate ke印er)、基站、接入点(AP)、通信卫星(CS)或者具有多个端口的计算机等。
[0070]上述控制器10和交换机20(20_i，i = I到η)中的每一个通过使用下述来实现:处理器，该处理器执行程序以执行预定的处理；存储器，该存储器用于存储程序和各种数据；以及用于与网络进行通信的接口。
[0071]作为上述处理器的示例，示例了 CPU(中央处理单元)、网络处理器(NP)、微处理器、微控制器或者具有专用功能的半导体集成电路(LS1:大规模集成电路)等。
[0072]作为上述存储器的示例，示例了诸如RAM(随机存取存储器)、R0M(只读存储器)、EEPROM(电可擦写可编程只读存储器)和闪速存储器的半导体存储器件；诸如HDD(硬盘驱动器)和SSD (固态驱动器)的辅助存储单元；诸如DVD (数字通用盘)的可移动磁盘；以及诸如SD存储卡(安全数字存储卡)的存储介质。而且，其可以是缓冲器、寄存器等。或者，其可以是使用DAS (直接附连存储)、FC-SAN (光纤信道-存储区域网络)、NAS (网络附连存储)、IP-SAN(IP-存储区域网)等的存储单元。
[0073]注意，上述处理器和上述存储器可以集成到单个芯片上。例如，微计算机的一个芯片配置在近几年是先进的。因此，考虑下述示例:其中，在电子设备等中设置的单芯片微计算机包含处理器和存储器。
[0074]作为上述接口的示例，示例了对应于网络通信的基板(母板、I/O板)、诸如芯片的半导体集成电路、诸如NIC(网络接口卡)和类似扩展卡的适配器、诸如天线的通信装置或者诸如连接端口(连接器)的通信端口。
[0075]而且，作为网络的示例，考虑因特网、LAN(局域网)、无线LAN、WAN(广域网)、主干、有线电视(CATV)线路、固定电话网络、移动电话网络、WiMAX(IEEE802.16a)、IrDA(红外数据协会)、蓝牙(注册商标)、串行通信线路、数据总线等。
[0076]注意，控制器10和交换机20(20_i，i = I到η)中的每一个内的配置元件可以是模块、组件、专用设备或者用启动(呼叫)它们的程序。
[0077]然而，实际上，本发明不限于这些示例。
[0078][优先频带限制]
[0079]下面将详细描述本发明中的优先频带限制。
[0080]作为交换机20 (20-1，i = I到η)中的一个并且接收帧的交换机20使用两种令牌桶并且执行对所接收到的帧的频带限制评估和优先级评估。
[0081]首先，当接收到帧时，交换机20提供对应于帧的优先级的桶。
[0082]已经接收到帧的交换机20将基于每个优先级所确定的量的令牌补充到针对帧的优先级提供的桶中。
[0083]而且，已经接收到帧的交换机20在评估这些桶之前提供一个共享桶
[0084]如图2中所示，当接收到帧时，交换机20针对每个恒定时段将此时针对每个优先级设置的桶中所存在的所有令牌供应到共享桶。
[0085]然而，共享桶的深度(容量)被固定为装置的突发传输容许量。当令牌溢出共享桶的深度(容量)限制时，已经接收到帧的交换机20丢弃溢出的令牌。
[0086]如图3中所示，只要在共享桶中存在令牌，不论帧的优先级如何，已经接收到帧的交换机20就平等地评估和传输所有的帧。
[0087]如果在共享桶中不存在令牌，则已经接收到帧的交换机20切换到后一阶段的优先频带限制以评估针对每个优先级设置的桶。
[0088]如图4中所示，当切换到优先限制时，已经接收到帧的交换机20检查对应于在对每个帧的流识别时所确定的优先级的优先级桶，并且如果在对应于优先级的优先级桶中存在令牌，则执行传输处理。
[0089]如图5中所示，如果在优先级桶中不存在令牌，则已经接收到帧的交换机20执行帧的丢弃处理。
[0090]注意，即使大量高优先级的帧到达，已经接收到帧的交换机20也针对每个恒定时间对每个优先级桶补充基于优先级所确定的量的令牌。为此，针对每个恒定时间在所有优先级桶中补充令牌量，使得即使在低优先级的桶中也不存在帧没有进入非传输状态的情况。
[0091]而且，在恒定时段之后，不论帧的优先级如何，已经接收到帧的交换机20将优先级桶中所有令牌补充到共享桶中。为此，针对每个恒定时段，一些令牌存在于共享桶中，使得不论帧的优先级如何，都能够平等地评估和传输所有的帧。
[0092]已经接收到帧的交换机20以帧的到达顺序对帧进行评估，以基于令牌是否被使用来确定帧应当被传输还是丢弃。
[0093]已经接收到帧的交换机20不需要提供用于每个优先级的子队列并且能够同时执行频带限制。
[0094][交换机操作]
[0095]下面参考图6来描述本发明中的交换机操作。
[0096](I)步骤 SlOl
[0097]交换机20(20_i，i = I到η)中的任何一个交换机都接收到达的帧。
[0098](2)步骤 S102
[0099]已经接收到帧的交换机20使用帧来搜索流表。即，已经接收到帧的交换机20针对该帧来搜索流表。
[0100]⑶步骤SlO3
[0101]已经接收到帧的交换机20检查帧是否命中流条目。
[0102](4)步骤 S104
[0103]如果帧命中流条目(步骤S103为是)，则已经接收到帧的交换机20检查流条目的动作是否指示传输到控制器10。
[0104](5)步骤 SlO5
[0105]虽然帧匹配流条目但是如果流条目的动作是除了传输到控制器10之外的动作(步骤S104为否)，则已经接收到帧的交换机20根据该动作来执行帧处理。因此，该情况没有被包括在本发明的操作中。即，执行普通开放流网络系统中的帧处理。
[0106]而且，如果执行开放流所特有的处理以向控制器10通知帧没有命中任何流条目并且是未知帧的搜索结果(步骤S103为否)，则已经接收到帧的交换机20执行对目的地是控制器10的帧的处理。该操作被包括在本发明的操作中，并且执行对共享桶和优先级桶的评估。
[0107]而且，如果帧命中流条目，并且此外流条目的动作指示传输到控制器10 (步骤S104为是)，则已经接收到帧的交换机20类似地评估共享桶和优先级桶，这被包括在本发明的操作中。
[0108](6)步骤 SlO6
[0109]当已经接收到帧的交换机20执行开放流所特有的处理以向控制器10通知帧没有命中任何流条目并且是未知帧的搜索结果时(步骤S103为否)，或者当帧命中流条目并且流条目的动作指示目的地是控制器10的传输时(步骤S104为是)，交换机20测量共享桶中的令牌的量，并且检查在共享桶中是否存在令牌。
[0110]⑵步骤SlO7
[0111]如果在共享桶中不存在任何令牌(步骤S106为否)，则已经接收到帧的交换机20检查针对每个优先级设置的桶中是否存在任何令牌。
[0112](8)步骤 S108
[0113]当在共享桶中存在令牌时(步骤S106为是)，或者当在共享桶中不存在任何令牌并且在用于帧的优先级桶中存在令牌时(步骤S107为是)，已经接收到帧的交换机20传送目的地是控制器10的帧。
[0114]此时，如图7中所示，当在共享桶中存在令牌时，已经接收到帧的交换机20执行从共享桶中减去对应于传输的帧的量的令牌的处理。
[0115]而且，如图8中所示，当在对应于该帧的优先级桶中存在令牌时，已经接收到帧的交换机20实施从优先级桶中减去对应于传输的帧的量的令牌的处理。
[0116](9)步骤 SlO9
[0117]如果在共享桶中不存在任何令牌，而且在帧的优先级桶中也不存在任何令牌(步骤S107为否)，则已经接收到帧的交换机20执行帧的丢弃处理。
[0118]S卩，如图9中所示，如果在共享桶和优先级桶二者的评估中没有保留任何令牌，则已经接收到帧的交换机20执行帧的丢弃处理。
[0119]对于每个恒定时间，已经接收到帧的交换机20根据每个优先级来将加权或确定量的令牌补充到优先级桶中。
[0120]即，令牌的补充量对于每个优先级桶都是不同的。
[0121]在该时间，在优先级桶中补充的令牌的总量等于已经接收到帧的交换机20能够传输到控制器10的最大传输量。
[0122]在将令牌补充到优先级桶中之后，已经接收到帧的交换机20针对每个恒定时间，无条件地将所有优先级桶中的所有令牌指派到共享桶，并且因此将令牌补充到共享桶中。
[0123]然而，共享桶的深度(容量)等于最大突发传输量。因此，已经接收到帧的交换机20不将该深度(容量)或更多的令牌补充到共享桶中，而是丢弃多余的令牌。
[0124]在预定时间之后，已经接收到帧的交换机20再次将加权量的令牌补充到空优先级桶中。
[0125]即，在所有优先级桶变空之后，已经接收到帧的交换机20将令牌补充到优先级桶中。已经接收到帧的交换机20管理并且周期性重复优先级桶变空时的时刻以及补充预定量的令牌时的时刻。
[0126]然而，如图2中所示，关于到共享桶中的补充，不要求共享桶是空的。
[0127][效果]
[0128]在本发明中，视作最终评估的对优先级桶的补充的最大量被定义为装置的最大传输量。因此，由于使得所有优先级桶在补充之前一次变空的操作而导致了在任何时间点都不存在超出最大传输量的情况。为此，能够执行的不是诸如QoS的频带控制，而是基于处理性能的控制和防止超出传输目的装置的容许接收范围的控制。
[0129]而且，从优先级控制的观点来看，期望类似于WFQ的效果。而且，与上述效果同时，能够实现令牌桶方法的特征效果，其中，优先级桶的令牌被周期性收集到共享桶中，并且不论共享桶的范围内的帧类型如何，都可以平等地允许突发传输。
[0130]注意，传统令牌桶方法不用于频带限制和优先级控制而是用于测量频带量。
[0131]另一方面，本发明通过应用令牌桶方法和提供用于每个优先级的桶来获取优先频带限制。为此，在优先级桶中，令牌被补充到所有桶中。因此，能够实现所有优先级的频带保证，并且能够平等地保证关于低优先级的帧的频带。
[0132]而且，在本发明中，因为不需要在帧的优先级类分类中设置用于针对每个优先级存储帧的缓冲器，所以与传统优先级控制方法不同，能够节省存储资源并且易于实现。
[0133]〈补充注释〉
[0134]根据本发明的交换机20(20_i，i = I到η)中的每一个还能够被描述为如下面的补充注释中所示。然而，本发明不限于下面的描述示例。这里，为了便于描述，交换机20(20-1, i = I到η)中的每一个被表示为“交换机20”。[0135]〈补充注释1>
[0136]下面将参考图10来描述根据本发明的交换机20的基本配置示例。
[0137]根据本发明的交换机20包含开放流处理部21、桶设定部22、共享桶评估部23和优先级桶评估部24。
[0138]开放流处理部21根据控制器10的控制来将流条目登记在流表中，其中，定义用于将接收到的帧作为流进行统一控制的规则和动作。
[0139]桶设定部22针对对控制器10定义的帧来提供对应于所有帧的共享桶；以及对应于每个帧的优先级的优先级桶。
[0140]共享桶评估部23评估所接收到的帧的目的地是否是控制器10并且对于目的地为控制器10的帧评估共享桶。
[0141]如果作为共享桶的评估的结果来执行传输帧的优先频带限制，则优先级桶评估部24评估对应于每个帧的优先级的优先级桶，并且确定帧应当被传输还是丢弃。
[0142]〈补充注释2>
[0143]参考图11来详细描述根据本发明的交换机20的详细配置例。
[0144]注意，忽略与图10中所示的那些共同的内容的解释。
[0145]桶设定部22包含优先级桶设定部211和共享桶设定部222。
[0146]优先级桶设定部221提供用于接收到的帧的每个优先级的桶。
[0147]共享桶设置部222在对每个优先级设置的优先级桶的评估之前提供一个共享桶。
[0148]根据本发明的交换机20进一步包含令牌处理部25。
[0149]令牌处理部25包含令牌补充部251、令牌传输部252和令牌丢弃部253。
[0150]令牌补充部251将基于优先级所确定的量的令牌补充到对每个优先级设置的桶中。
[0151]令牌传输部252针对每个恒定时段，向共享桶供应此时对每个优先级设置的桶中所存在的所有令牌。
[0152]如果令牌超出共享桶的容量并且从其溢出，则令牌丢弃部253丢弃溢出的令牌。
[0153]只要在共享桶中存在令牌，不论接收到的帧的优先级如何，共享桶评估部23就平等地评估和传输所有帧。
[0154]如果在共享桶不存在任何令牌，则优先级桶评估部分24切换为优先频带限制，并且评估对每个优先级设置的桶，然后检查在对应于所接收到的帧的优先级的桶中是否存在令牌。如果作为检查结果，在对应于所接收到的帧的优先级的优先级桶中存在令牌，则优先级桶评估部24执行用于所接收到的帧的传输处理。而且，如果在对应于所接收到的帧的优先级的桶中不存在任何令牌，则优先级桶评估部24执行对于所接收到的帧的丢弃处理。
[0155]〈补充注释3>
[0156]下面将参考图10和图11更详细地描述前述的配置。
[0157]开放流处理部21基于到达的帧来搜索流表以确定帧是否命中流条目。如果帧命中流条目，则开放流处理部21检查流条目的动作是否指示传输目的地是控制器10。如果流条目的动作是除了目的地是控制器10的传输之外的动作，则开放流处理部21根据该动作执行帧处理。
[0158]如果执行向控制器10通知帧没有命中流条目且是未知帧的处理，或者如果帧命中流条目并且流条目的动作指示目的地为控制器10的传输，则共享桶评估部23测量共享桶中的令牌的量并且检查共享桶中是否存在任何令牌。
[0159]如果在共享桶中不存在任何令牌，则优先级桶评估部24检查在对每个优先级提供的桶中是否存在任何令牌。
[0160]如果在共享桶中存在令牌，或者如果在共享桶中不存在令牌但是在帧的优先级桶中存在令牌，则开放流处理部21传输目的地是控制器10的帧。
[0161]如果在共享桶中存在令牌，则共享桶评估部23执行从共享桶中减去对应于传输帧的量的令牌的处理。
[0162]如果在帧的优先级桶中存在令牌，则优先级桶评估部24执行从优先级桶中减去对应于传输帧的量的令牌的处理。
[0163]如果在共享桶中不存在令牌并且在帧的优先级桶中也不存在令牌，则开放流处理部21执行对帧的丢弃处理。
[0164]〈补充注释4>
[0165]注意，通过使用基于执行预定处理的程序来驱动的处理器；用于存储程序和各种数据的存储器；以及用于与网络通信的接口来实现上述配置。
[0166]〈备注〉
[0167]如上所述，已经详细描述了本发明的示例实施例。实际上，本发明不限于上述的示例实施例。因此，不背离本发明的精神和范围的范围内的修改都被包括在本发明中。
[0168]注意，本专利申请要求日本专利申请N0.JP2011-250191的优先权，其公开内容在此通过引用而合并在此。
【权利要求】
1.一种网络通信装置，包括: 用于基于控制器的控制在流表中登记流条目的部件，在所述流条目中定义用于将所接收到的帧作为流的一部分进行统一控制的规则和动作； 用于提供针对目的地是所述控制器的所有帧的共享桶以及针对与每个帧的优先级相对应的优先级桶的部件； 用于评估所接收到的帧的目的地是否是所述控制器并且针对目的地是所述控制器的帧评估所述共享桶的部件；以及 用于在作为所述共享桶的评估结果而执行传输帧的优先频带限制时评估对应于所述帧的优先级的优先级桶以确定传输还是丢弃的装置。
2.根据权利要求1所述的网络通信装置，进一步包括: 用于对所接收到的帧的每个优先级提供优先级桶的部件； 用于将基于优先级而确定的量的令牌补充到对所述每个优先级提供的优先级桶中的部件； 用于在对每个优先级提供的优先级桶的评估之前提供所述共享桶的部件； 用于针对每个时段向所述共享桶传输在该时间点对每个优先级提供的优先级桶中存在的所有令牌的部件； 用于当令牌超出所述共享桶的容量时丢弃溢出令牌的部件； 用于只要所述共享桶中存在任何令牌，不论所接收到的帧的优先级如何，都平等地评估和传输所有帧的部件； 用于当所述共享桶中不存在任何令牌时切换为优先频带限制以评估对每个优先级提供的优先级桶并且检查与所接收到的帧的优先级相对应的优先级桶中是否存在令牌的部件； 用于当在与所接收到的帧的优先级相对应的优先级桶中存在令牌时执行所接收到的中贞的传输处理的部件；以及 用于当与所接收到的帧的优先级相对应的优先级桶中不存在任何令牌时执行所接收到的帧的丢弃处理的部件。
3.根据权利要求1或2所述的网络通信装置，进一步包括: 用于基于到达的帧来搜索所述流表的部件； 用于检查所述帧是否命中流条目的部件； 用于当所述帧命中流条目时检查所述流条目的动作是否是目的地是所述控制器的传输的部件； 用于当所述流条目的动作是除了目的地是所述控制器的传输之外的动作时基于该动作来执行对所述帧的处理的部件； 用于当所述帧没有命中任何流条目并且执行用于向所述控制器通知所述帧是未知帧的搜索结果的处理时，或者当所述帧命中流条目并且该流条目的动作是目的地是所述控制器的传输时，测量所述共享桶中的令牌量以确定所述共享桶中是否存在令牌的部件； 用于当所述共享桶中不存在任何令牌时检查对每个优先级提供的所述优先级桶中是否存在令牌的部件； 用于当所述共享桶中存在令牌时或当所述共享桶中不存在任何令牌并且在所述帧的优先级桶中存在令牌时执行所述帧到所述控制器的传输的部件； 用于当所述共享桶中存在令牌时从所述共享桶中减去对应于所传输帧的量的令牌的部件； 用于当所述帧的优先级桶中存在令牌时从所述优先级桶中减去对应于所传输的帧的量的令牌的部件；以及 用于当所述共享桶中不存在令牌并且相关帧的优先级桶中不存在令牌时丢弃所述帧的部件。
4.一种通过网络通信装置执行传输帧的优先频带限制的方法，包括: 在控制器的控制下，在流表中登记流条目，所述流条目定义用于将所接收到的帧作为流进行统一控制的规则 和动作； 提供针对目的地是所述控制器的所有帧的共享桶以及针对每个帧的优先级的优先级桶； 评估所接收到的帧的目的地是否是所述控制器并且针对目的地是所述控制器的帧评估所述共享桶；以及 当作为所述共享桶的评估结果而执行所述传输帧的优先频带限制时，评估与所述帧的优先级相对应的所述优先级桶以确定传输还是丢弃。
5.根据权利要求4所述的传输帧的优先频带限制的方法，进一步包括: 提供针对所接收到的帧的每个优先级的桶； 补充基于针对每个优先级提供的优先级桶的优先级所确定的量的令牌； 在针对每个优先级提供的优先级桶的评估之前提供一个共享桶； 针对每个恒定时段向所述共享桶传输在该时间点对每个优先级提供的优先级桶中存在的所有的令牌； 当令牌溢出所述共享桶的容量时，丢弃溢出令牌； 只要所述共享桶中存在令牌，不论所收到的帧的优先级如何，都平等地评估和传输所有帧； 当所述共享桶中不存在任何令牌时，切换为所述优先频带限制，并且评估针对每个优先级提供的优先级桶，以确认与所接收到的帧的优先级相对应的优先级桶中是否存在任何令牌； 当对应于所接收到的帧的优先级的桶中存在令牌时，执行对所接收到的帧的传输处理；以及 当对应于所接收到的帧的优先级的桶中不存在令牌时，执行对所接收到的帧的丢弃处理。
6.根据权利要求4或5所述的传输帧的优先频带限制的方法，进一步包括: 基于到达的帧来搜索所述流表； 检查所述帧是否命中流条目； 当所述帧命中流条目时，检查所述流条目的动作是否是对所述控制器的传输； 当所述流条目的动作是除了对所述控制器的传输之外的动作时，基于该动作来执行帧处理； 当所述帧没有命中任何流条目并且执行用于向所述控制器通知所述帧是未知帧的搜索结果的处理时，或者当所述帧命中流条目并且所述流条目的动作是目的地是所述控制器的传输时，测量所述共享桶中的令牌量以确定所述共享桶中是否存在令牌； 当在所述共享桶中不存在令牌时，检查针对每个优先级提供的优先级桶中是否存在令牌； 当在所述共享桶 中存在令牌时，或当所述共享桶中不存在任何令牌并且在所述帧的优先级桶中存在令牌时，执行所述帧到所述控制器的传输； 当所述共享桶中存在令牌时，从所述共享桶中减去对应于所传输的帧的量的令牌；当所述帧的优先级桶中存在令牌时，从所述优先级桶中减去对应于所传输的帧的量的令牌； 当所述共享桶中不存在令牌并且所述帧的优先级桶中不存在令牌时，执行所述帧的丢弃处理。
7.—种记录介质，在其中存储程序以使网络通信装置执行: 在控制器的控制下，在流表中登记流条目，所述流条目定义用于将所接收到的帧作为流进行统一控制的规则和动作； 对目的地是所述控制器的所有帧提供共享桶以及针对每个帧的优先级提供优先级桶； 评估所接收到的帧的目的地是否是所述控制器并且对目的地是所述控制器的帧评估所述共享桶；以及 当作为所述共享桶的评估结果而执行所述传输帧的优先频带限制时评估与所述帧的优先级相对应的所述优先级桶以确定传输或者丢弃。
8.根据权利要求7所述的记录介质，其中，所述程序使得所述网络通信装置进一步执行: 对所接收到的帧的每个优先级提供桶； 补充基于对每个优先级提供的优先级桶的优先级所确定的量的令牌； 在对每个优先级提供的优先级桶的评估之前提供一个共享桶； 针对每个恒定时段向所述共享桶传输在该时间点对每个优先级提供的优先级桶中存在的所有的令牌； 当令牌溢出所述共享桶的容量时，丢弃溢出令牌； 只要所述共享桶中存在令牌，不论所收到的帧的优先级如何，都平等地评估和传输所有帧； 当所述共享桶中不存在任何令牌时，切换为所述优先频带限制，并且评估对每个优先级提供的优先级桶，以确认与所接收到的帧的优先级相对应的优先级桶中是否存在任何令牌； 当对应于所接收到的帧的优先级的桶中存在令牌时，执行对所接收到的帧的传输处理；以及 当对应于所接收到的帧的优先级的桶中不存在令牌时，执行对所接收到的帧的丢弃处理。
9.根据权利要求7或8所述的记录介质，其中，所述程序使得所述网络通信装置进一步执行:基于到达的帧来搜索所述流表； 检查所述帧是否命中流条目； 当所述帧命中流条目时，检查所述流条目的动作是否是对所述控制器的传输； 当所述流条目的动作是对所述控制器的传输之外的动作时，基于该动作来执行帧处理； 当帧没有命中任何流条目并且执行用于向所述控制器通知所述帧是未知帧的搜索结果的处理时，或者当所述帧命中流条目并且所述流条目的动作是目的地是所述控制器的传输时，测量所述共享桶中 的令牌量以确定所述共享桶中是否存在令牌； 当在所述共享桶中不存在令牌时，检查对每个优先级提供的优先级桶中是否存在令牌； 当在所述共享桶中存在令牌时，或当所述共享桶中不存在任何令牌并且在所述帧的优先级桶中存在令牌时，执行所述帧到所述控制器的传输； 当所述共享桶中存在令牌时，从所述共享桶中减去对应于所传输的帧的量的令牌；当所述帧的优先级桶中存在令牌时，从所述优先级桶中减去对应于所传输的帧的量的令牌；以及 当所述共享桶中不存在令牌并且所述帧的优先级桶中不存在令牌时，执行所述帧的丢弃处理。
【文档编号】H04L12/819GK103947167SQ201280056245
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2012年11月15日 优先权日:2011年11月15日
【发明者】松村志穗美, 高岛正德, 铃木洋司 申请人:日本电气株式会社