專利名稱：業(yè)務(wù)量生成器和監(jiān)視器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于傳輸包以詢問網(wǎng)絡(luò)裝置以及基于返回的包來評價其性能的技術(shù)。本發(fā)明尤其涉及這樣的系統(tǒng)及方法，其用于利用交換機或路由器來生成和傳輸測試包到受測設(shè)備，同時將常規(guī)包傳輸?shù)浇?jīng)過該系統(tǒng)可到達的其他節(jié)點。
背景技術(shù)：
業(yè)務(wù)量生成器在數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中被用來將偽業(yè)務(wù)量傳輸?shù)健笆軠y裝置”，一般是路由器或交換機。如果連接業(yè)務(wù)量生成器和受測裝置以便形成一個或多個傳輸回路，則業(yè)務(wù)量生成器可從受測裝置回收偽業(yè)務(wù)量，用于監(jiān)視該裝置的能力的目的，以模擬實際消息命令下恰當(dāng)?shù)胤诸悺⒕彌_和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量。然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，部分是由于對于越來越高速度的處理器和存儲器的需求，業(yè)務(wù)量生成器是具有高的每端口成本的專用裝置，這例如是因為業(yè)務(wù)量生成器必須能夠?qū)崿F(xiàn)與受測路由器和交換機相同的傳輸速率。因此就有了在保持現(xiàn)代路由器和交換機的傳輸速率的同時降低業(yè)務(wù)量生成器的每端口成本的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在一些實施例中的特征表現(xiàn)為這樣的系統(tǒng)及方法，其能夠使網(wǎng)絡(luò)交換機或路由器除了標(biāo)準(zhǔn)的交換和路由選擇操作之外且優(yōu)選為與這些操作同時地進行業(yè)務(wù)量生成和監(jiān)視。本發(fā)明使得網(wǎng)絡(luò)切換裝置配置于網(wǎng)絡(luò)中，以便以減少的成本和更大的便利來探查和評價受測路由器(RUT)。一些實施例中的交換裝置包括第一組至少一個優(yōu)先級隊列以及隊列管理器。該隊列管理器適于使包在優(yōu)先級隊列的每一個中入隊、使包從該優(yōu)先級隊列中出隊、以及使出隊的包重新入隊到它們從其中出隊過的優(yōu)先級隊列中。優(yōu)先級隊列優(yōu)選地是先入先出(FIFO)存儲器，適于保持多個包以及與這些包的每一個相關(guān)聯(lián)的指針。令這些指針指向隊列中的后續(xù)包。因此隊列的每一個是具有包在其中入隊的尾部和包從其中出隊的頭部的鏈表。當(dāng)優(yōu)先級隊列適于對指定用來探查RUT的測試包進行緩沖時，每個出隊的包的副本在同一優(yōu)先級隊列的尾部處被重寫，鏈表得以更新。同一類型的優(yōu)先級緩沖器還可用來對常規(guī)的出口業(yè)務(wù)量進行緩沖和出隊，只有出隊的包被傳輸?shù)絉UT而不是重新入隊。通過重復(fù)使測試包重新入隊的過程，該交換裝置能夠利用在常規(guī)交換機緩沖器中保持的固定數(shù)量的測試包，來將無限的包流指引到RUT。


本發(fā)明在附圖的各圖中通過實例和非限制性地來說明，在附圖中圖1是按照本發(fā)明第一實施例用于執(zhí)行業(yè)務(wù)量生成和監(jiān)視的網(wǎng)絡(luò)的功能框圖；圖2是按照本發(fā)明第一實施例適于進行業(yè)務(wù)量生成(TG)和監(jiān)視操作的多層交換機的功能框圖；圖3是按照本發(fā)明第一實施例用于緩沖常規(guī)包和測試包二者的隊列管理器的功能框圖；圖4是按照本發(fā)明第一實施例的鏈接列表的示意圖，其包括用于以連續(xù)的循環(huán)輸出測試包的多個鏈接列表(LL)指針；圖5是按照本發(fā)明第一實施例用于在多層交換機中實現(xiàn)業(yè)務(wù)量生成的入隊控制器和出隊控制器的功能框圖；圖6是按照本發(fā)明第二實施例適于進行業(yè)務(wù)量生成和監(jiān)視(TCM)操作的企業(yè)交換機的功能框圖；圖7是按照本發(fā)明第二實施例用于進行業(yè)務(wù)量生成和監(jiān)視(TGM)操作的TGM啟動交換模塊的功能框圖；圖8是按照本發(fā)明第二實施例的方法的流程圖，入隊控制器通過該方法來緩沖針對給定優(yōu)先級隊列的測試包；以及圖9是按照本發(fā)明第二實施例的方法的流程圖，出隊控制器通過該方法來釋放針對緩沖器的給定優(yōu)先級隊列的測試包。
具體實施例方式
圖1中圖示了用于執(zhí)行業(yè)務(wù)量生成和監(jiān)視的網(wǎng)絡(luò)的功能框圖。該網(wǎng)絡(luò)包括第一節(jié)點100，用于將一個或多個測試包傳輸?shù)降诙?jié)點101，用于評價第二節(jié)點101的能力的目的，以便恰當(dāng)?shù)靥幚砭W(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量。在優(yōu)選實施例中，第一節(jié)點100是多層交換機，適于以測試包來詢問第二節(jié)點101，然后在它們返回到第一節(jié)點100時評價該測試包。在此稱為受測設(shè)備(EUT)的正在受到詢問的第二節(jié)點一般在測試包被發(fā)送回到第一交換機100之前接收、分類和緩沖這些測試包。多層交換機100和EUT 101可以是可操作地耦接于例如在局域網(wǎng)(LAN)、廣域網(wǎng)(WAN)、城域網(wǎng)(MAN)或因特網(wǎng)中具體化的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的多個節(jié)點以及其他可尋址實體中的兩個。
多層交換機100優(yōu)選地包括業(yè)務(wù)量生成器150，其適于產(chǎn)生一個或多個仿真包流，這些包流然后經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)段170例如網(wǎng)絡(luò)線纜從一個或多個本地端口102傳輸?shù)紼UT 101的端口。一旦收悉，EUT 101的網(wǎng)絡(luò)處理器103一般進行用以將測試包傳輸?shù)紼UT 101的適當(dāng)端口105所必需的切換和路由決策。如果業(yè)務(wù)量生成器150生成開放式系統(tǒng)互連(OSI)參考模型的第3層即網(wǎng)絡(luò)層的包，這些包去往EUT 101的端口105之一，同時將這些包傳輸?shù)紼UT 101的不同端口105，則EUT通常對這些包進行分類、緩沖以及然后傳輸回到多層交換機100，它們在這里由業(yè)務(wù)量監(jiān)視器160評價。交換機100然后可比較由業(yè)務(wù)量生成器150傳輸?shù)臏y試包，以確定EUT 101是否表現(xiàn)得與適用協(xié)議和設(shè)計規(guī)范相一致。
按照優(yōu)選實施例，與專用的業(yè)務(wù)量生成器/監(jiān)視器相比較，多層交換機可適于作為具有顯著減少的每端口成本的業(yè)務(wù)量生成器。特別地，單機交換機或企業(yè)交換機可適于一體化合并業(yè)務(wù)量生成器150和業(yè)務(wù)量監(jiān)視器，由此利用交換機的高速處理資源，從而對于交換性能的破壞性影響(如果有的話)最小。
圖2中示出了適于進行業(yè)務(wù)量生成(TG)和監(jiān)視操作的多層交換機的功能框圖。優(yōu)選實施例的交換機100包括一個或多個網(wǎng)絡(luò)接口模塊(NIM)204、一個或多個交換控制器206、管理模塊220、業(yè)務(wù)量生成器150和業(yè)務(wù)量監(jiān)視器160，它們都協(xié)作用以經(jīng)由外部端口102的每一個來接收入口數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量和發(fā)送出口數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量。出于此實施例的目的，從另一網(wǎng)絡(luò)節(jié)點進入交換機100中的數(shù)據(jù)在此稱為入口數(shù)據(jù)，其包括入口協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)。相對照地，內(nèi)部傳播到外部端口102用于傳輸?shù)搅硪痪W(wǎng)絡(luò)節(jié)點的數(shù)據(jù)被稱為出口數(shù)據(jù)，其包括出口PDU。多個外部端口102的每一個是適于接收入口數(shù)據(jù)和發(fā)送出口數(shù)據(jù)的雙工端口。
NIM 204優(yōu)選地包括一個或多個適于經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)通信鏈路107來交換PDU例如以太網(wǎng)幀的物理層接口和介質(zhì)訪問控制(MAC)接口。借助于一個或多個入口數(shù)據(jù)總線205A將入口PDU從多個NIM 204運送到交換控制器206。類似地，經(jīng)由一個或多個出口數(shù)據(jù)總線205B將出口PDU從交換控制器206傳輸?shù)蕉鄠€NIM 204。
管理模塊220一般包括用于保持和實施業(yè)務(wù)量策略的策略管理器224。策略管理器224實施的策略優(yōu)選地部分基于從源學(xué)習(xí)操作中導(dǎo)出的第2層和/或第3層尋址信息、從其他路由選擇裝置接收的路由信息、以及利用例如簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(SNMP)報文226經(jīng)由配置管理器222由網(wǎng)絡(luò)管理員上傳的過濾規(guī)則。令從源學(xué)習(xí)、其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和管理員導(dǎo)出的業(yè)務(wù)量策略可用于路由選擇引擎230并且由轉(zhuǎn)發(fā)表254統(tǒng)一地代表。
除了業(yè)務(wù)量策略之外，管理模塊還可用來將業(yè)務(wù)量生成和監(jiān)視(TGM)指令傳輸?shù)綐I(yè)務(wù)量生成器150以及傳輸來自業(yè)務(wù)量監(jiān)視器160的TGM。
交換機100優(yōu)選地包括至少一個交換控制器206，其能夠但不限于進行如開放式系統(tǒng)互連(OSI)參考模型中定義的第2層(數(shù)據(jù)鏈路層)和第3層(網(wǎng)絡(luò)層)交換操作。用于可操作地將外部端口102耦接至有線和/或無線通信鏈路的可能的第2層協(xié)議集包括Institute of Electrical andElectronics Engineers(IEEE)802.3和IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)，而可能的第3層協(xié)議集包括Internet Engineering Task Force(IETF)Request forComment(RFC)791中定義的Internet Protocol(IP)第4版和IETF RFC1883中定義的IP第6版。
交換控制器206優(yōu)選地包括路由選擇引擎230、轉(zhuǎn)發(fā)表254、隊列管理器240以及業(yè)務(wù)量生成器150和業(yè)務(wù)量監(jiān)視器160。路由選擇引擎230又包括分類器232，其從數(shù)據(jù)總線205A接收入口PDU，檢查PDU的一個或多個字段，利用內(nèi)容可尋址存儲器233將PDU分類成多個流中的一個，以及從高速存儲器中保持的轉(zhuǎn)發(fā)表254取回轉(zhuǎn)發(fā)信息。從轉(zhuǎn)發(fā)表254取回的轉(zhuǎn)發(fā)信息優(yōu)選地包括但不限于流標(biāo)識符，該流標(biāo)識符用來指定例如對于預(yù)備出口的特定PDU所必需的那些轉(zhuǎn)發(fā)操作。
轉(zhuǎn)發(fā)處理器234接收與轉(zhuǎn)發(fā)信息相關(guān)聯(lián)的入口PDU，以及在傳輸?shù)竭m當(dāng)?shù)囊粋€或多個出口端口之前執(zhí)行一個或多個轉(zhuǎn)發(fā)操作。例如，這些轉(zhuǎn)發(fā)操作優(yōu)選地包括但不限于用于重新封裝數(shù)據(jù)的報頭變換、用于將一個或多個VLAN標(biāo)簽附加到PDU的VLAN標(biāo)簽壓入、用于從PDU去除一個或多個VLAN標(biāo)簽的VLAN標(biāo)簽彈出、用于保留網(wǎng)絡(luò)資源的服務(wù)質(zhì)量(QoS)、用于監(jiān)視客戶業(yè)務(wù)量的計費和賬務(wù)、多協(xié)議標(biāo)記切換(MPLS)管理、用于選擇性地過濾PDU的認證、訪問控制、包括地址解析協(xié)議(ARP)控制的高層學(xué)習(xí)、用于針對業(yè)務(wù)量分析來再產(chǎn)生和重定向PDU的端口鏡像、源學(xué)習(xí)、用于確定向PDU分配交換機資源時依據(jù)的相對優(yōu)先權(quán)的服務(wù)分類(CoS)、以及用于監(jiān)管和業(yè)務(wù)量形成的色彩標(biāo)記。
在轉(zhuǎn)發(fā)處理器234之后，PDU被傳遞并存儲于隊列管理器240中，直至帶寬可用來傳輸PDU到適當(dāng)?shù)某隹诙丝?。具體來說，出口PDU被緩沖于緩沖器242中多個優(yōu)先級隊列的一個或多個中，直至它們經(jīng)由輸出數(shù)據(jù)總線205B由調(diào)度器244傳輸?shù)酵獠慷丝?02。
按照優(yōu)選實施例，TGM啟動的交換機100還包括業(yè)務(wù)量生成器150和業(yè)務(wù)量監(jiān)視器160。業(yè)務(wù)量生成器150適于仿真業(yè)務(wù)量流以評價另一網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的包處理操作。具體來說，優(yōu)選實施例中的業(yè)務(wù)量生成器150適于生成與一個或多個不同流相關(guān)聯(lián)的一個或多個測試PDU，這里稱為TG-PDU。在優(yōu)選實施例中，TG-PDU按照網(wǎng)絡(luò)管理員提供的標(biāo)準(zhǔn)由業(yè)務(wù)量生成器150生成。TG-PDU流一般以特定的源地址和目標(biāo)地址為特征，盡管TG-PDU可能浸染有在EUT 101處受測的一個或多個其他的包屬性。TG-PDU例如可具有源和目標(biāo)地址、協(xié)議類型、包括802.1Q標(biāo)簽的一個或多個VLAN標(biāo)簽、包括802.1p優(yōu)先級的優(yōu)先級和服務(wù)質(zhì)量(QoS)標(biāo)志符的任何組合。
TG-PDU優(yōu)選地具有與來自路由選擇引擎230的常規(guī)交換PDU相同的交換機內(nèi)格式。在優(yōu)選實施例中，傳輸?shù)疥犃泄芾砥?40的常規(guī)PDU以及由此得到的TG-PDU包括在交換機100內(nèi)部使用的包描述符，用以在處理實體之間傳送處理指令。包描述符優(yōu)選地例如包括隊列標(biāo)識符(QID)，其用以指定待緩沖相關(guān)聯(lián)的PDU或TG-PDU的緩沖器242的一個或多個優(yōu)先級隊列。包描述符還可包括TG標(biāo)記，隊列管理器240利用其將真正的業(yè)務(wù)量流與仿真的業(yè)務(wù)量流區(qū)分開。
雖然業(yè)務(wù)量生成器150還可動態(tài)地實時生成TG-PDU，但是一些實施例中的業(yè)務(wù)量生成器150適于將一個或多個預(yù)生成的TG-PDU序列存儲到業(yè)務(wù)量生成器數(shù)據(jù)庫(TGDB)252中。保持于TGDB252中的預(yù)生成的TG-PDU序列，也稱為TG流，然后根據(jù)需要被取回并傳輸?shù)疥犃泄芾砥?40。具體來說，TG-PDU258被注入到來自路由選擇引擎230的數(shù)據(jù)流238以及作為輸入提供到隊列管理器240的出口包和測試包的匯合中。一旦收悉，隊列管理器240在服務(wù)于常規(guī)入口包流的其他優(yōu)先級隊列之中的專用優(yōu)先級隊列(也稱為虛擬輸出隊列(VOQ))中緩沖TG-PDU。TG-PDU入隊于其中的每個VOQ的出口端口，并且最大傳輸速率優(yōu)選地在與每個虛擬輸出隊列相關(guān)聯(lián)的QoS特征文件中被說明。因此交換機100適于在進行TGM操作的同時進行標(biāo)準(zhǔn)的業(yè)務(wù)量轉(zhuǎn)發(fā)操作，而不干擾經(jīng)過交換機100傳播的常規(guī)PDU。
在一些實施例中，交換機100還包括業(yè)務(wù)量監(jiān)視器160，其適于檢查傳輸?shù)紼UT 101和從EUT 101返回的TG-PDU。通過將傳輸?shù)紼UT101的TG-PDU與返回的TG-PDU做比較，業(yè)務(wù)量監(jiān)視器160導(dǎo)出并編輯足以用來評價EUT 101性能度量的統(tǒng)計。性能度量優(yōu)選地包括從EUT101接收的TG-PDU的數(shù)量、由EUT 101恰當(dāng)?shù)匦薷倪^的TG-PDU的數(shù)量、以及未由EUT 101恰當(dāng)?shù)匦薷倪^的那些TG-PDU所具有的問題性質(zhì)。
圖3中圖示了用于緩沖常規(guī)PDU和測試PDU二者的隊列管理器的功能框圖。包括來自路由選擇引擎230的常規(guī)PDU和來自業(yè)務(wù)量生成器150的TG-PDU的匯合PDU310被傳輸?shù)骄彌_器242，這些包在多個優(yōu)先級隊列302之一中被入隊。在優(yōu)選實施例中，每個PDU310與包含QID的包描述符一起被傳輸，該QID指定該PDU將被緩沖到的特定優(yōu)先級隊列302。例如，取代包描述符，與PDU相關(guān)聯(lián)的QID可經(jīng)由分離的信令通道傳送到緩沖器242。
每個單獨的優(yōu)先級隊列302適于保持多個PDU，這些PDU隨后由調(diào)度器244朝著指定的出口端口102傳輸。調(diào)度器244優(yōu)選地按照各種時分復(fù)用算法中的一種來使PDU從多個優(yōu)先級隊列302中出隊，上述算法被用來有效地利用交換結(jié)構(gòu)帶寬，同時優(yōu)化將帶寬的少量部分分配給隊列302時的公平度。嚴(yán)格優(yōu)先級、加權(quán)公平排隊(WFQ)和輪詢是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所公知的若干排隊方案，本發(fā)明可利用它們來實施。對于調(diào)度器244，可將TG-PDU與來自路由選擇引擎230的常規(guī)PDU區(qū)分開，因此按照緩沖它們的隊列的優(yōu)先級和傳輸速率來傳輸。
在優(yōu)選實施例中，多個優(yōu)先級隊列302根據(jù)出口端口和服務(wù)類別來組織。優(yōu)先級隊列302的第一組304例如與交換機100的單獨外部端口102相關(guān)聯(lián)，包括與四個不同服務(wù)類別相關(guān)聯(lián)的四個優(yōu)先級隊列302。例如，單獨的優(yōu)先級隊列302可以是先入先出(FIFO)緩沖器，或者是隨機存取存儲器(RAM)中保持的隊列，其中它們通過隊列管理軟件來服務(wù)。
在優(yōu)選實施例中，選擇用來緩沖測試PDU的緩沖器242內(nèi)的多個優(yōu)先級隊列中的每個隊列302僅存儲TG-PDU。然而，剩余的優(yōu)先級隊列302繼續(xù)緩沖來自路由選擇引擎230的常規(guī)PDU，包括尋址到經(jīng)過交換機100可到達的其他節(jié)點的第2層幀和第3層包。選擇用來緩沖非測試PDU的優(yōu)先級隊列在此稱為常規(guī)優(yōu)先級隊列，而用于TG-PDU的優(yōu)先級隊列在此稱為TG優(yōu)先級隊列。與常規(guī)PDU相關(guān)聯(lián)的或者用于TG-PDU的優(yōu)先級隊列302的數(shù)量是隨著出口端口、與每個優(yōu)先級隊列相關(guān)聯(lián)的優(yōu)先級、TG-PDU流的數(shù)量、TG-PDU的幀格式和長度、以及TG優(yōu)先級隊列的傳輸速率而可編程地變化著的。
常規(guī)優(yōu)先級隊列和TG優(yōu)先級隊列二者借助于指向緩沖器中的存儲器單元的隊列指針而入隊到緩沖器242和從該緩沖器出隊。這些指針被分配用來臨時存儲PDU，以及稍后在新數(shù)據(jù)被接收時被重新分配。在緩沖之前將指針分配給PDU是由入隊控制器320管理的，這些指針在PDU出隊之后的捕獲或返回是由出隊控制器322管理的。入隊控制器320將指針分配給傳輸?shù)疥犃泄芾砥?40的每個PDU，相關(guān)聯(lián)的PDU在由隊列指針指示的存儲器地址處被存儲于緩沖器242中。如下更為具體描述的，優(yōu)選實施例中的入隊控制器320還適于生成鏈表，其用于以連續(xù)的循環(huán)輸出每個TG優(yōu)先級隊列。
如圖4中所示，鏈表400包括多個元素，每個元素包括TG包欄410中描繪的TG-PDU和關(guān)聯(lián)鏈表(LL)指針欄420中描繪的關(guān)聯(lián)LL指針。鏈表400的每個元素被保持于緩沖存儲器中，其開始于地址欄430中描繪的存儲器地址處。一般來說，給定元素的LL指針420具有該鏈表中的下一元素的存儲器地址430的值。例如，頭部LL指針“POINTER_0422”指向開始于第二存儲器地址“ADDR_1 432”處的第二TG-PDU“PACKET_1 412”。因此鏈表400是節(jié)點鏈，其每個后續(xù)節(jié)點是先前節(jié)點的子節(jié)點。然而，按照優(yōu)選實施例，最后元素的最后的LL指針“POINTER_N 424”具有與鏈表400中的第一元素相關(guān)聯(lián)的第一存儲器地址“ADDR_0 434”的值，因此指向頭部TG-PDU“PACKET_0”。
圖5中圖示了用于在多層交換機中實現(xiàn)業(yè)務(wù)量生成的入隊控制器和出隊控制器的功能框圖。入隊控制器320和出隊控制器322被圖示為與單個優(yōu)先級隊列502相互協(xié)作，該隊列是緩沖器242的多個優(yōu)先級隊列302之一。該優(yōu)先級隊列502包括多個存儲器單元，PDU被存儲到它們中和從它們?nèi)』?。指針指向每個PDU，每個指針由隊列管理器240跟蹤。
在優(yōu)選實施例中，隊列控制器320包括指針分配模塊510和自由指針模塊512。如果優(yōu)先級隊列502配置為TG優(yōu)先級隊列，則入隊控制器320還包括與優(yōu)先級隊列502相關(guān)聯(lián)的鏈表400。指針分配模塊510適于在相應(yīng)的優(yōu)先級隊列502中接收PDU 530和使它們?nèi)腙?，PDU530包括常規(guī)PDU和TG-PDU。指針分配模塊510包括寫指針540，其指向所接收的PDU 530被寫到的緩沖器存儲器地址。寫指針540被設(shè)為等于優(yōu)先級隊列502中可用的緩沖器存儲器單元的地址。下一緩沖器存儲器單元的地址是從維護指針的記錄的自由指針模塊512取回的，這些指針指向在PDU被調(diào)度器244釋放時變得可用的存儲器單元。
如果優(yōu)先級隊列502是TG優(yōu)先級隊列且PDU 512是TG-PDU，則入隊控制器320利用來自業(yè)務(wù)量生成器150的TG-PDU來構(gòu)造鏈表400。在這樣做時，指向TG-PDU 502E的指針被分配給用于鏈表400中的先前元素的LL指針，即與TG-PDU 502D相關(guān)聯(lián)的LL指針。如果TG-PDU502E是正在由業(yè)務(wù)量生成器150下載到優(yōu)先級隊列502的一連串PDU502A-502D的末尾，則令用于末尾TG-PDU 502E的指針字段420指向與第一PDU 502A相關(guān)聯(lián)的存儲器地址，由此以閉合循環(huán)的形式來完成鏈表400的組裝。
優(yōu)選實施例中的出隊控制器322包括TG模式多路復(fù)用器516、指針丟棄518和LL指針(LLP)讀取器520。出隊控制器生成指向優(yōu)先級隊列502的讀指針542，在帶寬變得可用時從該隊列讀出PDU并釋放該PDU到調(diào)度器244。在優(yōu)選實施例中，從中讀取PDU的優(yōu)先級隊列502通過由調(diào)度器244提供的VOQ標(biāo)識符來標(biāo)識。當(dāng)PDU被釋放時，出隊控制器322基于優(yōu)先級隊列的類型來確定是否丟棄該指針。具體來說，TG模式多路復(fù)用器516根據(jù)隊列502是常規(guī)優(yōu)先級隊列還是TG優(yōu)先級隊列來進行不同的響應(yīng)。在常規(guī)優(yōu)先級隊列的情況下，新釋放的PDU502A的指針534被返回到指針丟棄518。在TG優(yōu)先級隊列的情況下，新釋放的PDU 502A的指針534經(jīng)由LLP讀取器520被重新排隊到同一指針隊列的尾部。
例如，如果PDU502A被釋放到調(diào)度器244，則與PDU 502A相關(guān)聯(lián)的指針534由出隊控制器322捕獲。如果PDU 502A是常規(guī)PDU，則TG模式多路復(fù)用器516將指針傳遞到指針丟棄模塊518。指針丟棄模塊518適于接收和臨時存儲新釋放的指針，從而它們可返回到由入隊控制器320維護的可用指針列表。具體來說，新釋放的指針被返回到由自由指針模塊510維護的可用指針列表，到來的PDU在它們指向的存儲器地址處被存儲于緩沖器242中。
如果隊列502是TG優(yōu)先級隊列，則LLP讀取器520順序地從鏈表400取回LL指針以服務(wù)于優(yōu)先級隊列502。在一個實施例中，多路復(fù)用器516將讀指針534的值傳遞到LLP讀取器520，該讀取器利用當(dāng)前LL指針來查詢鏈表400以取回下一LL指針。也就是，用于TG-PDU502A的LL指針被用來從鏈表400取回指向TG-PDU 502B的LL指針。LLP讀取器520不將指針返回到入隊控制器320或指針丟棄518，由此防止了TG-PDU 502A在緩沖器242中被重寫。
當(dāng)帶寬可用并且從調(diào)度器接收到與鏈表相關(guān)聯(lián)的VOQ標(biāo)識符時，出隊控制器322取回并分派下一包TG-PDU 502B到調(diào)度器244。對于特定的鏈表，每個TG-PDU以相似的方式來釋放，直至末尾的TG-PDU502E被取回，這時LLP讀取器520取回了指向鏈表400的第一TG-PDU502A的LL指針。以此方式，將TG優(yōu)先級隊列502中保持的TG-PDU502A-502E作為測試流持續(xù)地提供到EUT 101，只要隊列管理器240被啟動。
盡管鏈表400在圖5中被示意性地圖示為與優(yōu)先級隊列502相分開和相遠離，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解，鏈表400可集成到優(yōu)先級隊列502。也就是，鏈表400的LL指針420可在緩沖器242中與PDU數(shù)據(jù)相連續(xù)地來存儲。以此方式，指向下一TG-PDU的LL指針可與正傳輸?shù)秸{(diào)度器244的當(dāng)前TG-PDU同時或并發(fā)地從緩沖器242取回。
調(diào)度器244按照優(yōu)先級方案和可用帶寬來使緩沖器242的每個常規(guī)優(yōu)先級隊列的多個PDU以及一個或多個TG優(yōu)先級隊列的多個測試包出隊。優(yōu)選實施例中的交換機100適于支持與2048一樣多的優(yōu)先級隊列，包括常規(guī)優(yōu)先級隊列和TG優(yōu)先級隊列二者，它們的每一個可選擇性地指引到交換機100的多個外部端口的任一個。
圖6中圖示了適于進行業(yè)務(wù)量生成和監(jiān)視(TGM)操作的企業(yè)交換機的功能框圖。企業(yè)交換機600優(yōu)選地包括多個交換機模塊610-613，有時稱它們?yōu)榈镀?blade)，其設(shè)置于背板652內(nèi)的插槽中。交換模塊610-613的每一個包括一個或多個外部端口102，每個外部端口經(jīng)由通信鏈路(未示出)可操作地耦接于數(shù)據(jù)通信網(wǎng)中的另一節(jié)點。在企業(yè)交換機600之內(nèi)，一個或多個端口102的每一個經(jīng)由交換結(jié)構(gòu)650可操作地耦接于每一其他交換模塊610-613的端口102。
交換模塊610-613優(yōu)選地包括至少一個交換控制器606，其能夠但不限于至少進行開放式系統(tǒng)互連(OSI)網(wǎng)絡(luò)模型中定義的第2層(數(shù)據(jù)鏈路層)和第3層(網(wǎng)絡(luò)層)的交換操作。
出于此實施例的目的，朝著結(jié)構(gòu)650從外部端口102流入交換模塊610-613的PDU在此被稱為入口PDU。入口PDU傳播時經(jīng)過的交換模塊被稱為入口交換模塊。相對照地，從結(jié)構(gòu)650離開流向外部端口102的PDU被稱為出口PDU。出口PDU傳播時經(jīng)過的交換模塊被稱為出口交換模塊。出于不同流的目的，優(yōu)選實施例的多個交換模塊的每一個都可用作為入口交換模塊和出口交換模塊二者。
企業(yè)交換機600還包括中央命令處理器(CMM)660，用于管理和協(xié)調(diào)各種系統(tǒng)資源，包括上面具體討論過的TGM統(tǒng)計。盡管本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，由CMM進行的功能可通過并入背板652中的一個或多個實體和/或分離的管理模塊來執(zhí)行，但是在優(yōu)選實施例中，CMM 660在多個交換模塊610-613之一中被具體實現(xiàn)。
圖7中圖示了用于進行業(yè)務(wù)量生成和監(jiān)視(TGM)操作的TGM啟動交換模塊的功能框圖。與交換模塊610-613相一致，優(yōu)選實施例的交換模塊700包括一個或多個網(wǎng)絡(luò)接口模塊(NIM)204、一個或多個交換控制器706、管理模塊220和結(jié)構(gòu)接口模塊708。與第一實施例類似，每個NIM 204可操作地耦接于一個或多個外部端口102，用于接收入口數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量和發(fā)送出口數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量的目的。將入口PDU借助于一個或多個內(nèi)部高速串行數(shù)據(jù)總線705運送到交換控制器706。與第一實施例類似，交換控制器706優(yōu)選地對入口PDU分類、進行對于入口處的執(zhí)行而分配的任何必需的轉(zhuǎn)發(fā)操作、以及使PDU入隊直至帶寬可用以經(jīng)由交換結(jié)構(gòu)650將PDU傳輸?shù)竭m當(dāng)?shù)囊粋€或多個出口刀片。
關(guān)于出口操作，交換模塊700還適于經(jīng)由結(jié)構(gòu)接口模塊708從交換結(jié)構(gòu)650接收出口PDU，并且使那些PDU在緩沖器742中入隊。交換模塊700的交換控制器706在出口處可在PDU之前進行一個或多個附加的轉(zhuǎn)發(fā)操作，以及在傳輸?shù)角‘?dāng)?shù)腘IM204和相應(yīng)的出口端口102之前緩沖出口PDU。
與上述第一實施例中一樣，管理模塊220優(yōu)選地包括策略管理器224，用于保持和實施由網(wǎng)絡(luò)管理員經(jīng)由配置管理器222上傳到交換模塊700的業(yè)務(wù)量策略。第二實施例中的配置管理器222適于將測試PDU標(biāo)準(zhǔn)從CMM 660傳輸?shù)綐I(yè)務(wù)量生成器250以及將由業(yè)務(wù)量監(jiān)視器760編輯的TG統(tǒng)計返回到可對EUT 101的性能進行評價的CMM 660。
第二優(yōu)選實施例的交換控制器706適于利用如OSI網(wǎng)絡(luò)參考模型中定義的與第2層至第7層相關(guān)聯(lián)的PDU屬性，來進行第2層交換操作和第3層路由選擇操作。交換控制器706優(yōu)選地包括路由選擇引擎730、轉(zhuǎn)發(fā)表254、隊列管理器740以及業(yè)務(wù)量生成器250和業(yè)務(wù)量監(jiān)視器760。與第一實施例一樣，路由選擇引擎730包括將PDU分類成多個流之一的分類器232以及轉(zhuǎn)發(fā)處理器234，該轉(zhuǎn)發(fā)處理器用來執(zhí)行將PDU傳輸?shù)浇粨Q模塊610-613的恰當(dāng)外部端口所必需的一個或多個轉(zhuǎn)發(fā)操作。
除了上述入口處理之外，路由選擇引擎730還處理從交換機結(jié)構(gòu)650接收的出口業(yè)務(wù)量。具體來說，路由選擇引擎730還包括出口處理器736，用于將從交換結(jié)構(gòu)650接收的出口PDU傳輸?shù)絅IM 204之中的指定出口端口102。
在由轉(zhuǎn)發(fā)處理器234接收之后，入口PDU然后從轉(zhuǎn)發(fā)處理器234傳遞到隊列管理器740，在這里它們將在經(jīng)由結(jié)構(gòu)接口模塊708由調(diào)度器244傳輸?shù)浇粨Q結(jié)構(gòu)650之前被臨時緩沖742。與第一實施例類似，隊列管理器740包括緩沖器742，適于產(chǎn)生一個或多個鏈表400，鏈表用來經(jīng)由調(diào)度器244在出口端口的方向上重復(fù)地發(fā)送測試包。隊列管理器740與第一實施例的隊列管理器240的不同在于，它還可緩沖從交換結(jié)構(gòu)650接收的出口業(yè)務(wù)量并選擇路由到本地出口端口。
與第一實施例中一樣，TGM啟動的交換模塊700還包括業(yè)務(wù)量生成器250和TGDB252，用于在企業(yè)交換機600以及其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之內(nèi)仿真業(yè)務(wù)量流以及測試交換和路由選擇操作。交換模塊700還包括業(yè)務(wù)量監(jiān)視器760，用于編輯TG統(tǒng)計，CMM 660利用該TG統(tǒng)計來確定EUT101是否能夠恰當(dāng)?shù)剡M行交換和路由選擇操作。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，由于企業(yè)交換機中的處理的分布式特性，交換模塊700以及企業(yè)交換機600的其他交換模塊610-613的業(yè)務(wù)量生成器250和業(yè)務(wù)量監(jiān)視器260可經(jīng)過CMM 660來協(xié)調(diào)。具體來說，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓撲，由模塊700的業(yè)務(wù)量生成器250產(chǎn)生的測試包可被傳輸?shù)紼UT 101以及在不同交換模塊的端口上被收回。同樣地，分析公共流的業(yè)務(wù)量生成器和監(jiān)視器可在不同刀片之間被劃分。因此CMM 660負責(zé)指示一個交換模塊的業(yè)務(wù)量生成器250生成至少一個TG-PDU流，以及負責(zé)分析從一個或多個交換模塊610-613的每一個的業(yè)務(wù)量監(jiān)視器收集的TG統(tǒng)計，其中已修改的測試PDU可從上述交換模塊被接收到。
圖8中示出了方法，入隊控制器通過該方法來緩沖用于給定優(yōu)先級隊列的測試包。一旦在入隊控制器320處從業(yè)務(wù)量生成器150收悉了PDU(步驟802)，則指針分配模塊510在從自由指針模塊取回的指針?biāo)o定的可用存儲器位置處使PDU在緩沖器242中入隊(步驟804)。如果緩沖的PDU是常規(guī)PDU，即非TG-PDU，則PDU類型查詢(步驟806)被回答是否定的，入隊控制器320對于下一PDU重復(fù)這些接收(步驟802)和入隊(步驟804)的步驟。
如果緩沖的PDU是TG-PDU，則PDU類型查詢(步驟806)被回答是肯定的，入隊控制器320繼續(xù)構(gòu)造與特定優(yōu)先級隊列502相關(guān)聯(lián)的鏈表。在構(gòu)建鏈表的過程中，入隊控制器320使TG-PDU與鏈表中的在先條目相關(guān)聯(lián)(步驟808)。具體來說，先前條目的LL指針被分配有當(dāng)前TG-PDU所入隊到的緩沖器存儲器地址(步驟804)，由此使得鏈表中的先前節(jié)點指向當(dāng)前節(jié)點。除非PDU是鏈表最后的TG-PDU，否則入隊控制器320繼續(xù)接收下一PDU(步驟802)并使下一PDU入隊(步驟804)。如果入隊的PDU(步驟804)是鏈表最后的TG-PDU，則最后的TG-PDU確定步驟(步驟810)被回答是肯定的，入隊控制器320通過將用于最后的TG-PDU的LL指針設(shè)置為等于鏈表中的第一PDU的緩沖器存儲器地址，來使TG-PDU與鏈表中的第一節(jié)點相關(guān)聯(lián)(步驟812)。
如果優(yōu)先級隊列是常規(guī)優(yōu)先級隊列，則接收和使PDU入隊的過程被不確定地重復(fù)，只要PDU是以充分的速率來出隊的。然而，在TG優(yōu)先級隊列的情況下，鏈表的構(gòu)造是在對于特定的TG優(yōu)先級隊列從業(yè)務(wù)量生成器150收悉所有TG-PDU之時被終止的，然后繼而是測試包到EUT 101的重復(fù)傳輸。
圖9中示出了方法，出隊控制器通過該方法來釋放用于緩沖器的給定優(yōu)先級隊列的測試包。如果給定優(yōu)先級隊列502是TG優(yōu)先級隊列，則優(yōu)先級隊列類型查詢(步驟902)被回答是肯定的，出隊控制器322繼續(xù)從緩沖器242釋放TG-PDU。在穩(wěn)定的狀態(tài)下，控制器322取出與先前出隊的TG-PDU相關(guān)的LL指針(步驟904)，其被用來使當(dāng)前TG-PDU從緩沖器242出隊(步驟906)。在將TG-PDU釋放到調(diào)度器244的過程中(步驟908)，出隊控制器322通過將下一LL指針取回前進到下一TG-PDU(步驟904)。釋放的TG-PDU的LL指針被有效地返回到從其中選擇出它的同一隊列的尾部。由于鏈表中的最后條目包括指向鏈表的頭部處的TG-PDU的指針，所以TG-PDU以連續(xù)的循環(huán)從鏈表中重復(fù)地取回，測試數(shù)據(jù)流到EUT 101，只要啟動TG優(yōu)先級隊列。
如果給定的優(yōu)先級隊列是常規(guī)優(yōu)先級隊列，則優(yōu)先級隊列類型查詢(步驟902)被回答是否定的，出隊控制器322繼續(xù)從緩沖器242釋放PDU。例如，控制器322通過查閱讀指針列表或者簡單地遞增先前指針，來取回指向下一PDU(步驟910)。然后，令讀指針?biāo)甘镜木彌_器存儲器地址處的PDU出隊(步驟912)并釋放到調(diào)度器244(步驟914)。與TG優(yōu)先級隊列相對照，與釋放的PDU相關(guān)聯(lián)的指針被返回到入隊控制器320的自由指針列表512，從而新PDU可被寫到相關(guān)聯(lián)的存儲器單元(步驟916)。
盡管上述使TG優(yōu)先級隊列出隊的方法采用了無限循環(huán)形式的預(yù)定鏈表，其中最后的LL指針被指引到鏈表的第一元素，但是一些實施例中的入隊控制器包括先入先出(FIFO)存儲器，其中緩沖有TG-PDU和LL指針。除了緩沖器的最后元素之外，每個元素包括指向后續(xù)TG-PDU的LL指針。然而，尾部處的LL指針臨時未定義，并不指向TG優(yōu)先級隊列的頭部。當(dāng)隊列頭部處的第一TG-PDU出隊時，出隊控制器同時地重新請求TG優(yōu)先級隊列的尾部處的第一TG-PDU。在該過程中，現(xiàn)在是FIFO的新尾部的原始頭部TG-PDU被鏈接到在先元素，即FIFO的原始尾部。出隊控制器重復(fù)這些使得TG-PDU出隊、使得它們在FIFO的尾部處重新入隊、以及將重新入隊的TG-PDU鏈接到在先LL指針的步驟。以此方式，TGM啟動的交換機或交換模塊適于重復(fù)地使整個TG優(yōu)先級隊列出隊并且表現(xiàn)得好似無限循環(huán)。正如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解的，通過在任何時候?qū)DU的源從出隊的PDU變?yōu)槌隹赑DU，F(xiàn)IFO存儲器可從TG優(yōu)先級隊列轉(zhuǎn)換為常規(guī)優(yōu)先級隊列，反之亦然。
盡管上面的描述包含了許多規(guī)范，但是它們不應(yīng)當(dāng)理解為限制本發(fā)明的范圍，而是僅提供本發(fā)明的一些當(dāng)前優(yōu)選實施例的說明。
因此，本發(fā)明已經(jīng)通過實例并且非限制性地加以揭示，應(yīng)當(dāng)參照所附權(quán)利要求書來確定本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種在包括受測設(shè)備(EUT)的網(wǎng)絡(luò)之內(nèi)的數(shù)據(jù)通信交換裝置中進行業(yè)務(wù)量生成的方法，包括接收第一多個協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)，所述協(xié)議數(shù)據(jù)單元尋址到經(jīng)過所述交換裝置可到達的一個或多個目標(biāo)節(jié)點；預(yù)備所述第一多個PDU用于轉(zhuǎn)發(fā)到一個或多個目標(biāo)節(jié)點；在業(yè)務(wù)量生成器處生成第二多個測試PDU；使所述第一多個PDU和第二多個測試PDU在多個優(yōu)先級隊列中入隊；使所述第二多個測試PDU相關(guān)聯(lián)；以及使所述第二多個測試PDU從所述多個優(yōu)先級隊列中出隊；
2.權(quán)利要求1的進行業(yè)務(wù)量生成的方法，其中所述第二多個測試PDU與至少一個鏈表相關(guān)聯(lián)，利用該至少一個鏈表使所述第二多個測試PDU從所述多個優(yōu)先級隊列中出隊。
3.權(quán)利要求2進行業(yè)務(wù)量生成的方法，其中所述第一多個PDU與指向所述多個優(yōu)先級隊列的第一組指針相關(guān)聯(lián)，所述第二多個測試PDU與指向所述多個優(yōu)先級隊列的第二組指針相關(guān)聯(lián)。
4.權(quán)利要求3的進行業(yè)務(wù)量生成的方法，其中所述使所述第二多個測試PDU從所述相關(guān)聯(lián)的優(yōu)先級隊列中出隊的步驟包括步驟釋放所述第二多個測試PDU之一用于傳輸?shù)剿鯡UT；以及取回指向待釋放的下一測試PDU的鏈表指針，其中該鏈表指針是利用所述鏈表從所述第二組指針中選擇的。
5.權(quán)利要求3的進行業(yè)務(wù)量生成的方法，其中該方法還包括步驟使所述第一多個PDU從所述多個優(yōu)先級隊列中出隊；以及使所述第一多個PDU與所述第一組指針去關(guān)聯(lián)。
6.一種用于在包括受測設(shè)備(EUT)的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中進行業(yè)務(wù)量生成的數(shù)據(jù)通信交換裝置，該交換裝置包括第一組至少一個優(yōu)先級隊列；以及隊列管理器，適于使多個協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)在所述至少一個優(yōu)先級隊列的每一個中入隊；使所述多個PDU從所述至少一個優(yōu)先級隊列的每一個中出隊；以及使所述多個出隊的PDU在所述至少一個優(yōu)先級隊列中重新入隊。
7.權(quán)利要求6的交換裝置，其中所述至少一個優(yōu)先級隊列的每一個包括鏈表，每個鏈表包括多個指針，每個指針與所述多個入隊的PDU之一相關(guān)聯(lián)。
8.權(quán)利要求6的交換裝置，其中所述至少一個優(yōu)先級隊列是先入先出(FIFO)存儲器。
9.權(quán)利要求6的交換裝置，其中該交換裝置是多層交換機，適于按照開放式系統(tǒng)互連(OSI)參考模型的第1層和第2層來進行交換和路由選擇操作。
10.權(quán)利要求9的交換裝置，其中該交換裝置還包括用于緩沖一個或多個出口PDU的第二組至少一個優(yōu)先級隊列。
全文摘要
公開了一種數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中的交換機，用于除了標(biāo)準(zhǔn)的交換和路由選擇操作之外還進行業(yè)務(wù)量生成。該交換機利用在常規(guī)交換機緩沖器中保持的固定數(shù)量的測試包，以產(chǎn)生一個或多個傳輸?shù)绞軠y路由器(RUT)的無限包流。該交換裝置使包在優(yōu)先級隊列中入隊，使包從優(yōu)先級隊列中出隊，將出隊的包傳輸?shù)絉UT，以及使出隊的包的副本重新入隊到它們從其中出隊過的優(yōu)先級隊列中。入隊的包和指向包的關(guān)聯(lián)指針被組織到鏈表中。通過將每個出隊的包的副本重寫到鏈表的尾部并且更新指針，該交換機生成了可重復(fù)的測試包流。優(yōu)先級緩沖器在沒有重寫操作的情況下還可被用于常規(guī)的出口業(yè)務(wù)量。
文檔編號H04L12/26GK1798103SQ20051013297
公開日2006年7月5日 申請日期2005年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月29日
發(fā)明者保羅·奇, 阿尼斯·納辛, 馬克·阿蘭·桑特雷, 羅伯特·德克斯特 申請人:阿爾卡特公司