專利名稱：分級QoS行為模型的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及通信網(wǎng)絡(luò)，更具體而言，涉及包括分級分組調(diào)度行 為模型作為組件的分級QoS行為模型(hierarchical QoS behavioral model)。肖i絲高速網(wǎng)絡(luò)被設(shè)計成運(yùn)載具有多種流量特性和服務(wù)質(zhì)量(QoS)耍求的 服務(wù)。流量管理機(jī)制在路由器和交換機(jī)中提供多種QoS行為(例如監(jiān)管(policing)、標(biāo)記、低等待時間服務(wù)、帶寬分配服務(wù))。QoS行為模型的 分組調(diào)度組件的共同任務(wù)是確保多個隊列中的每一個都能保證最小速率， 額外帶寬根據(jù)預(yù)定權(quán)重被共享，每個隊列都不超過指定的最大速率，并且 鏈路在最大速率限制內(nèi)被最大限度地利用。很多不同的QoS行為模型已被定義，這可能對想要或者需耍在整個網(wǎng) 絡(luò)中有一致模型的用戶造成困擾。在某些情況下，各個平臺或?qū)崿F(xiàn)方式具 有不同的手段來使能(enable)基本QoS功能，或者具有獨(dú)特的內(nèi)部系統(tǒng) 瓶頸(例如交換架構(gòu)、加密引擎)，其資源必須被直接管理(經(jīng)由特定于 平臺的CLI (命令行接口))，以便用戶實(shí)現(xiàn)基本的QoS目標(biāo)(例如為語 音流量提供低等待時間)。在這樣的環(huán)境中，用戶必須獲取關(guān)于特定于平 臺的體系結(jié)構(gòu)問題的知識和專門技術(shù)，并在本質(zhì)上獲知用于實(shí)現(xiàn)實(shí)際上同 --目標(biāo)(即在產(chǎn)品上定義QoS行為)的多種方式。用戶想要的是一種共同(common)且一致(consistent)的接口，但是過去這種共同性和-致性 的缺乏對很多涉及多平臺的部署來說是一個嚴(yán)重問題。統(tǒng)一的接口是成功 地向用戶提供端對端QoS解決方案的一個關(guān)鍵組件。因此，存在對能被用在各種組件和平臺上的高功能QoS行為模型的需求。這里公開了一種分級流量管理系統(tǒng)和方法(即QoS行為模型)。該模 型的基本構(gòu)建塊是流量管理節(jié)點(diǎn)(TMN) 。 TMN包括可操作以用于識別 和分類傳入的流量流的分類器、排隊前操作器、分級的排隊系統(tǒng)和排隊后 操作器。該排隊系統(tǒng)包括多個隊列，并可操作以用于對流量流應(yīng)用調(diào)度策 略。排隊系統(tǒng)的每個隊列包括被配置為控制隊列深度的入隊屬性和被配置 為控制隊列調(diào)度的出隊屬性。出隊屬性包括最小帶寬、最大帶寬、額外帶 寬和優(yōu)先級，其中每個隊列被定義了一個或多個出隊屬性。流量管理節(jié)點(diǎn)根據(jù)指定的行為模型進(jìn)行操作并且網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)的多個組 件包括一個或多個流量管理節(jié)點(diǎn)。針對具有該行為模型的用戶接口，提供 了共同配置語言。通過參考說明書的其余部分以及附圖，可以進(jìn)一步理解本發(fā)明的木質(zhì) 和優(yōu)點(diǎn)。


圖1圖示出本發(fā)明的QoS行為模型。圖2是示出位于路由器或交換機(jī)中的行為模型的流量管理節(jié)點(diǎn)的框圖。圖3是示出圖2的流量管理節(jié)點(diǎn)的一個實(shí)施例的組件的框圖。圖4示出可由圖1的行為模型支持的三層分級結(jié)構(gòu)。圖5圖示出圖3的流量管理節(jié)點(diǎn)的隊列的屬性示例。圖6是用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的一個示例的框圖。在若干張附圖中，相應(yīng)的標(biāo)號指示相應(yīng)的部件。
具體實(shí)施方式
以下描述用來使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠制造和使用本發(fā)明。對特定 實(shí)施例和應(yīng)用的描述僅作為示例提供，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易發(fā)現(xiàn)各種修 改。這里描述的一般原理可被應(yīng)用到其他實(shí)施例和應(yīng)用，而不會脫離本發(fā)明的范圍。因此，本發(fā)明不局限于所示實(shí)施例，而是符合與這里描述的原 理和特征相一致的最廣范圍。為了清楚，與本發(fā)明相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中已知的 技術(shù)素材相關(guān)的細(xì)節(jié)未被詳細(xì)描述。本發(fā)明工作在包括多個網(wǎng)絡(luò)元件的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的上下文中。采用本 發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)中的某些元件可以是諸如路由器和交換機(jī)之類的網(wǎng)絡(luò)設(shè)各。根 據(jù)本系統(tǒng)的行為模型的流量管理系統(tǒng)位于一個或多個網(wǎng)絡(luò)元件中。該系統(tǒng) 例如可被用在執(zhí)行非平凡(即非先進(jìn)先出)排隊和分組調(diào)度的路由器或交 換機(jī)平臺中。這例如包括關(guān)于服務(wù)提供商邊緣和寬帶聚集的應(yīng)用。這里公開了支持一般分類器、排隊前操作器(例如監(jiān)管、標(biāo)記)、分級排隊/調(diào)度系統(tǒng)和排隊后操作器(例如壓縮)的QoS行為模型。分級調(diào) 度器支持n級優(yōu)先級服務(wù)以及調(diào)度參數(shù)(例如最小帶寬、最大帶寬和額外 帶寬)。調(diào)度器還被配置為處理優(yōu)先級傳播、最小速率傳播和過訂 (oversubscription)。這些調(diào)度器行為(下面將進(jìn)一步描述)以集成方式 被組合在一起，以創(chuàng)建作為更寬QoS行為模型的一個組件的分級調(diào)度器 的行為模型。如前所述，定義QoS行為模型的動機(jī)在于確保任何實(shí)現(xiàn)QoS的平臺 都將以這樣一種方式工作，這種方式將會產(chǎn)生與其他平臺提供的行為相一 致的行為。就是說，所有平臺都應(yīng)該遵循該QoS行為模型，并且優(yōu)選 地，無論平臺的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)怎樣，都呈現(xiàn)一個共同的用戶接口。圖1示出用戶接口的配置語言(這里稱之為MQC (模塊化QoS CLI))、行為模型和各種系統(tǒng)組件(例如路由器和交換機(jī))12之間的關(guān) 系。MQC是抽象行為模型的配置語言的一個示例，并被用于通過提供用 于配置QoS的獨(dú)立于平臺的接口來使能QoS功能。為了實(shí)現(xiàn)平臺獨(dú)立 性，MQC內(nèi)的命令定義了獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)方式或算法的QoS功能和行為(即 在CLI中沒有暴露出特定于平臺或?qū)崿F(xiàn)方式的細(xì)節(jié))?？山?jīng)由配置語言配 置的抽象行為的示例包括保證對一類流量分配最小帶寬，對一類流量施加 最大傳輸速率，以及對一類流量保證低等待時間。這些示例中的每個示出 在多個平臺上有用的一般行為，因此共同的、 一致的并且獨(dú)立于平臺的接 口被優(yōu)選地用于在所有平臺上使能相同的行為。將會理解，這里所稱配置語言僅僅是一個示例，也可以使用其它配置語言。因此，MQC的細(xì)節(jié)這 里沒有提供。行為模型的基本構(gòu)建塊是流量管理節(jié)點(diǎn)(TMN) 。 TMN可以識別不 同的流量流，并按照配置語言定義對這些流應(yīng)用策略或動作。TMN存在 于平臺數(shù)據(jù)路徑上需要管理流量的任何點(diǎn)。從而，路由器在其數(shù)據(jù)路徑中 可具有多個TMN結(jié)構(gòu)。TMN可能位于也可能不位于可能發(fā)生擁塞的點(diǎn)。 圖2示出安裝在路由器或交換機(jī)12內(nèi)的多個流量管理節(jié)點(diǎn)20,這些流量 管理節(jié)點(diǎn)20位于入口和出口端口24、 26處以及交換架構(gòu)21 (例如總線) 之前。例如，在分布式體系結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選地，在入口路徑24處存在管理 來自接口的傳入流量流的TMN20。這樣的入口 TMN可能僅涉及對流量 流的分類和監(jiān)管，或者可能涉及對流的整形，以創(chuàng)建具有相關(guān)排隊系統(tǒng)的 人造擁塞點(diǎn)。傳入流隨后可能與來自其他接口或其他線路卡的流量發(fā)生擁 塞，因為它們都試圖穿過途中互連的路由器而到達(dá)出口接口，因此在互連 點(diǎn)21處可能存在第二 TMN 20。第三TMN 20可能存在于出口路徑26 上，以在流量退出接口之前對流量提供管理。雖然TMN 20可能通過將分組放入隊列來應(yīng)用策略，但是其行為的配 置不是就隊列來指定的，而是通過定義流量流和應(yīng)該應(yīng)用到這些流的動作 或策略來指定的。如果需要，可以通過下層實(shí)現(xiàn)來推斷隊列，以應(yīng)用山甩 戶定義的策略。類似地，當(dāng)用戶對某一類別定義各種其他動作(例如監(jiān) 管)時，由下層平臺翻譯該動作并對特定操作器編程。這創(chuàng)建了一種抽象 概念，其中流量流和策略或動作的定義與特定實(shí)現(xiàn)方式無關(guān)。圖3示出流量管理節(jié)點(diǎn)20處的行為模型的細(xì)節(jié)。該流量管理節(jié)點(diǎn)結(jié) 構(gòu)具有四個組件分類階段30、排隊前操作器32、排隊系統(tǒng)34和排隊后 操作器36。不一定每個組件都要被包括在所有流量管理節(jié)點(diǎn)20中。例 如，排隊前操作器32和排隊后操作器36可以是可選的。如圖3所示，排 隊前操作器32和排隊后操作器36被允許將某些或全部分組發(fā)回前面的某 些階段。下面提供TMN組件的細(xì)節(jié)。分類階段30是分組流進(jìn)入的第一個組件。分類功能識別需要流量管 理的分組流并對分組分類。分類可以基于分組頭部中的任何字段的任何邏輯組合來實(shí)現(xiàn)。另外，分類可以基于入口或出口物理或虛擬接口，以及基于存儲在FIB (轉(zhuǎn)發(fā)信息庫)中的路由相關(guān)信息(例如BGP (邊界網(wǎng)關(guān)協(xié) 議)團(tuán)體、AS (自治系統(tǒng))數(shù)目)或各種非數(shù)據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)(例如給定日 的時刻)來實(shí)現(xiàn)。此外，分類可以基于任何形式的狀態(tài)分類或檢査，例如 正則表達(dá)式搜索或?qū)哂兄T如端口跳躍(即協(xié)議首先在一個端口上協(xié)商連 接建立，然后移動到一個不同端口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸)之類行為的狀態(tài)協(xié)議的 識別。排隊前操作器32隨后可被調(diào)用來在排隊前對某些或全部分組進(jìn)行操 作。例如，排隊前操作器32包括監(jiān)管功能(例如測量和施行分組流速 率)和分組標(biāo)記功能(例如改變IPDSCP (差動服務(wù)代碼點(diǎn))字段)。如 前所述，排隊前操作器32是可選的，因此不一定應(yīng)用到所有流量流。排 隊前操作器32在流量穿過數(shù)據(jù)路徑的同吋被應(yīng)用到流量，不提供任何緩 沖。監(jiān)管例如可被應(yīng)用到高優(yōu)先級流量，而對于盡力而為流量則不需耍。 由于可選的排隊前操作在排隊前被應(yīng)用，因此可能影響隨后排隊系統(tǒng)中的 操作。例如，在監(jiān)管中，監(jiān)管器可能丟棄分組，從而影響排隊系統(tǒng)的隊列 的深度(queue depth)。類似地，排隊前上色操作可能影響WRED (加權(quán) 隨機(jī)早期檢測)配置文件，該配置文件在WRED在排隊系統(tǒng)中被使能的 情況下被應(yīng)用到分組。排隊前操作可以包括分級操作。分級監(jiān)管允許監(jiān)管 一個接口上的聚集流以及監(jiān)管流量的特定子集。排隊系統(tǒng)34控制若干行為方面，例如包括最小帶寬分配、撮大帶寬 施行和額外帶寬分配。各個隊列40的完整行為由控制流量如何進(jìn)入和退 出隊列的屬性的全集來定義，下面將對其進(jìn)行更詳細(xì)描述。排隊后操作器36可在發(fā)生出隊后被調(diào)用，來操作某些分組流?？蛇x 的排隊后操作器36是分組退出TMN 20之前的最后階段。當(dāng)操作器必須 按分組退出TMN的順序被應(yīng)用到分組時，排隊后操作器36是必需的。例 如，可能需要對通過接口發(fā)向下游的流量進(jìn)行壓縮。該操作可能需要對每 個分組附加序列號，以使下游解壓縮代理能夠確定分組被壓縮的順序。因 此，壓縮和附加序列號只能在分組出隊后實(shí)現(xiàn)，這是因為在執(zhí)行排隊功能 前，出隊順序不是已知的。排隊后操作器36提供了允許通過TMN20將分組發(fā)回到可選的排隊前操作器或分類器或發(fā)回到排隊系統(tǒng)的路徑(圖3)。如圖4所示，定義流量類的分級結(jié)構(gòu)是有用的，基于該分級結(jié)構(gòu)，可 以配置QoS需求。行為模型可以包括有任意多層的分級結(jié)構(gòu)。模型例如 可以包括三個級別的分級結(jié)構(gòu)，如圖4所示。底部的級別或根是節(jié)點(diǎn) 42，其定義將經(jīng)由其發(fā)送流量的單個物理接口。分級結(jié)構(gòu)的下一級別包括 邏輯接口 44，其例如可對應(yīng)于虛擬LAN (VLAN)。圖4所示示例在第 二級別上包括VLAN 1、 VLAN 2、 DLCI (數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識符)1和 DLCI2。分級結(jié)構(gòu)的第三級別包括類46。因此，所有類、邏輯接口和物 理接口都被表示為樹結(jié)構(gòu)中的節(jié)點(diǎn)。分級結(jié)構(gòu)的每一層可被配置為支持m級別的嚴(yán)格優(yōu)先級服務(wù)； -組 這樣的節(jié)點(diǎn)，其中每個節(jié)點(diǎn)具有定義被保證的最小服務(wù)速率的屬性；…鄰 這樣的節(jié)點(diǎn)，其中每個節(jié)點(diǎn)具有定義給定的額外服務(wù)(即當(dāng)所有優(yōu)先服務(wù) 和最小速率服務(wù)都被給定時，則遞送額外服務(wù))的屬性；以及針對每個優(yōu) 先或非優(yōu)先節(jié)點(diǎn)的可選最大速率屬性。節(jié)點(diǎn)可能被給定最小速率服務(wù)以及 額外和最大速率服務(wù)。當(dāng)針對給定隊列沒有定義屬性時，則應(yīng)用默認(rèn)屬性 (如下所述)。還應(yīng)該注意，在優(yōu)選實(shí)施例中，在樹的一個給定分叉內(nèi)只 有一個隊列(節(jié)點(diǎn))可以具有優(yōu)先屬性。如圖5所示，行為模型中的隊列(或節(jié)點(diǎn))40具有兩組屬性，入隊和 出隊。入隊屬性控制分組如何進(jìn)入隊列，并因而控制隊列的深度。入隊屬 性包括經(jīng)由指定最大隊列深度來控制隊列深度，從而在達(dá)到該極限時執(zhí)行 隊尾丟棄，或者經(jīng)由指定用于活動隊列管理(AQM)機(jī)制的參數(shù)(例如 RED或WRED)來控制隊列深度。出隊屬性控制分組如何退出隊列，并因而控制該隊列相對于其他隊列 的調(diào)度。出隊屬性包括最小帶寬保證、最大帶寬保證、額外帶寬和優(yōu)先 級。最小帶寬保證指定將被無條件地遞送給隊列的最小帶寬。最大帶寬 (整形率)定義隊列將接收的最大帶寬。額外帶寬定義如何利用被定義了 額外帶寬的節(jié)點(diǎn)的兄弟節(jié)點(diǎn)來分配帶寬。優(yōu)先屬性(下面將進(jìn)一步描述) 定義達(dá)到可選的指定速率的隊列中的任何提供的負(fù)載都在連接到同一父親的所有其它具有較低優(yōu)先級的隊列或節(jié)點(diǎn)之前被服務(wù)。該模型允許用戶定 義與優(yōu)先屬性相關(guān)聯(lián)的帶寬。達(dá)到該帶寬的任何流量都被視為優(yōu)先流量并 被給予比其他具有較低優(yōu)先級的隊列更高的優(yōu)先級。如果未指定速率，則 默認(rèn)優(yōu)先類可使用全部接口可用帶寬。最小速率傳播是最小速率屬性的某些配置暗示的行為。最小速率傳播 允許子節(jié)點(diǎn)被配置以最小速率，即使父節(jié)點(diǎn)不具有相同或更大最小速率也 是如此。這意味著父節(jié)點(diǎn)實(shí)際上具有有條件的最小速率保證，之所以這樣 說是因為當(dāng)流量被呈現(xiàn)在具有最小速率保證的子節(jié)點(diǎn)上時，父節(jié)點(diǎn)也具有 該保證(即該保證已從子節(jié)點(diǎn)傳播到父節(jié)點(diǎn))，該保證將只被用于來自具 有該保證的子節(jié)點(diǎn)的流量(即，父節(jié)點(diǎn)不具有要由來自某個不具有最小速 率保證的其他子節(jié)點(diǎn)的流量使用的保證)。該最小速率傳播在過訂很常見 的應(yīng)用(例如寬帶聚集)中提供了效率，在這樣的應(yīng)用中，不可能或不希 望給予每個父節(jié)點(diǎn)其自己的保證，然而對于某些子節(jié)點(diǎn)服務(wù)，需要遞送某 種被保證的服務(wù)，但是當(dāng)被保證的服務(wù)不活動時，必須允許未被保證的服 務(wù)利用可用帶寬(以用戶控制的方式)。優(yōu)先屬性指定相對于更低優(yōu)先級類具有嚴(yán)苛的延遲要求的類，并且分 配最高優(yōu)先級級別的優(yōu)先屬性指示一類具有所有類中最嚴(yán)苛的等待吋間耍 求。優(yōu)先屬性定義了嚴(yán)格優(yōu)先。這意味著一個隊列能夠在連接到同-一父節(jié) 點(diǎn)的具有更低優(yōu)先級的所有其他兄弟節(jié)點(diǎn)之前發(fā)送其流量?？蛇x參數(shù)可以 指定獲得優(yōu)先服務(wù)的速率，并且超過該速率，監(jiān)管功能在存在擁塞時被調(diào) 用(即在發(fā)生擁塞時監(jiān)管器工作，因此監(jiān)管器是一個有條件的監(jiān)管器)， 以避免其他節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)饑餓狀況。在不存在擁塞的情況下，優(yōu)先類被允許超 過其配置的速率。如果沒有指定速率參數(shù)，優(yōu)先類則可以獲得全部可用帶 寬，并且如果仍舊希望避免其他類發(fā)生饑餓狀況，優(yōu)先級則可以與無條件 監(jiān)管排隊前操作器協(xié)同使用。優(yōu)先級傳播行為允許從葉子到根遞送低等待時間行為經(jīng)過分級結(jié)構(gòu)。 優(yōu)先級傳播有效地使得優(yōu)先流量不會受施加到排隊分級結(jié)構(gòu)中的祖先節(jié)點(diǎn) 的短期速率限制所約束。這樣一來，以最小和額外速率服務(wù)的遞送中的突 發(fā)增多為代價，等待時間被優(yōu)化(即盡可能地減小等待時問)。 一般而言，仍舊必須施行長期速率限制，并且一般模型允許違抗速率的持續(xù)時間 可被配置。更具體而言，對于分級結(jié)構(gòu)中優(yōu)先級行為傳播經(jīng)過的每一層，突發(fā)容限參數(shù)(burst tolerance parameter)與被使能了優(yōu)先級傳播行為的 流相關(guān)聯(lián)。突發(fā)容限參數(shù)O指示流必須始終遵守祖先的速率限制。突發(fā)容 限無窮大指示流永不需要遵守祖先的速率限制。介于0和無窮大之間的突 發(fā)容限指定流在變得受速率限制之前，可能突發(fā)超過祖先節(jié)點(diǎn)的速率限制 多少次。雖然優(yōu)先流量被允許超過祖先節(jié)點(diǎn)速率，但是其流量將在分級結(jié) 構(gòu)的每一層接收優(yōu)先服務(wù)(相對于其他流量)，并且用戶可以控制或指定 這樣的流量流相對于彼此應(yīng)該如何被有競爭力地服務(wù)。除了可以分配給隊列的優(yōu)先屬性之外，以下優(yōu)先服務(wù)順序優(yōu)選地應(yīng)用 到調(diào)度。具有優(yōu)先屬性的隊列在連接到同一父節(jié)點(diǎn)的非優(yōu)先兄弟隊列之前 被服務(wù)。如果在具有優(yōu)先屬性的隊列上不存在流量，則具有尚未被滿足的 最小帶寬保證的任何隊列被服務(wù)。最后，額外帶寬被遞送到有資格共享額 外帶寬的隊列。這種多級優(yōu)先服務(wù)確保了具有最小速率屬性的非優(yōu)先流蛩 (例如商業(yè)流量)相對于不具有最小速率屬性的流量具有更好的等待時 間。注意，對于具有最小帶寬保證的隊列， 一旦遞送了最小速率，就不調(diào) 用有條件的監(jiān)管器。相反，超過最小保證的流量競爭額外帶寬。該行為模型允許定義多個級別的優(yōu)先級。 一個可選參數(shù)定義優(yōu)先級級 別，并且較高級別相對于較低級別被給予嚴(yán)格優(yōu)先服務(wù)。例如，優(yōu)先服務(wù) 順序可以是這樣的優(yōu)先級N優(yōu)先級N-1最小帶寬保證 額外帶寬應(yīng)該注意，最小、最大和額外帶寬屬性是彼此獨(dú)立的。例如，給予隊 列的額外帶寬的共享的定義可以與保證隊列有多少最小帶寬無關(guān)。因此， 如果不希望對盡力而為的一般因特網(wǎng)流量保證任何最小帶寬，但是希望給 予其任何剩余帶寬的較大部分，則可以相應(yīng)地設(shè)置屬性。如前所述，不需要明確地配置隊列的所有屬性。如果屬性未被明確配 置，.則應(yīng)用默認(rèn)值。如果沒有定義最小帶寬保證，則不對隊列保證帶寬。 如果沒有定義最大(整形)速率，則允許隊列盡可能多地占用帶寬，但不 超過其父節(jié)點(diǎn)的最大可用帶寬。隊列(或節(jié)點(diǎn))將仍舊與其兄弟隊列(或 節(jié)點(diǎn))共享帶寬，如額外帶寬屬性所定義的那樣。如果沒有定義額外帶 寬，隊列則將平等共享明確配置了額外份額的隊列未消耗的任何額外帶 寬，并且這種共享與該隊列的同樣沒有被明確定義額外份額的兄弟隊列一 起發(fā)生。作為示例，流量類可被分組到VLAN中。在此情況下，額外帶寬屬 性可被用來定義VLAN之間對額外帶寬的共享。并且最大速率屬性可被 用來定義VLAN的最大帶寬。如果額外帶寬屬性未被定義，VLAN則將 在彼此間平等地共享額外帶寬(因為這是共享額外帶寬的默認(rèn)行為)。同 樣地，如果沒有定義最大速率，每個VLAN則將嘗試在與其它VLAN適 當(dāng)共享的情況下，獲得盡可能多的帶寬。暗示的類(稱之為類默認(rèn))可被定義。這種類默認(rèn)可能沒有在配置文 件中明確提出。對于類默認(rèn)，沒有保證最小帶寬，并且沒冇定義it大速 率。因此，類默認(rèn)將試圖獲得盡可能多的帶寬，并且如果沒有定義額外帶 寬屬性，它將與其他不具有明確配置的額外帶寬的隊列一起平等共享帶 寬。但是，應(yīng)該注意，三個帶寬相關(guān)屬性(即最小/最大/額外)中的任何 一個都可被明確配置在類默認(rèn)上，從而推翻默認(rèn)行為。如果為不是分級結(jié)構(gòu)中的葉子的節(jié)點(diǎn)N定義控制隊列深度的屬性， 則隊列深度值或被AQM機(jī)制使用的任何類似參數(shù)(例如RED使用的平 均隊列深度)被計算為節(jié)點(diǎn)N的所有子節(jié)點(diǎn)上的深度之和。當(dāng)指定最小帶寬保證時，優(yōu)選地， 一個接口內(nèi)的所有隊列的所有最小 速率之和等于或小于可用帶寬。更一般地，假設(shè)一個樹結(jié)構(gòu)，則要求一組 兄弟節(jié)點(diǎn)的最小速率之和小于或等于父節(jié)點(diǎn)的帶寬。但是，還存在希望過 訂可用帶寬的情形。以下示例示出過訂情形。假設(shè)一種根代表100mbps以太網(wǎng)接口的分 級結(jié)構(gòu)。再假設(shè)VLAN作為根的孩子，并且每個VLAN有兩個子隊列，其中每個子隊列是樹中的一個葉子。最后，假設(shè)每個VLAN的最大速率 為6mbps，并且兩個孩子中的一個的最小帶寬保證為4mbps。在此示例 中，如果不允許過訂，100 mbps接口則無法支持多于25個VLAN，因為 所有VLAN上的最小帶寬保證之和為4mbps*25<=100mbps (即，根節(jié)點(diǎn)的可用帶寬)或者，如果允許過訂，則可以支持多于25個VLAN。在己知流量模 式實(shí)際上不會過訂的環(huán)境中，操作的過訂模式允許更積極的部署情形。過 訂模式可以被關(guān)閉或接通(并且優(yōu)選地在默認(rèn)情況下被關(guān)閉)。如果使能 了過訂模式，并且提供的負(fù)載使得不是所有過訂的保證都可被滿足，則定 義的默認(rèn)行為將使過訂的流與配置的過訂最小速率成比例地后退。但是， 一般模型允許對在提供的負(fù)載呈現(xiàn)出真實(shí)過訂的環(huán)境時如何分配帶寬執(zhí)行 特定于用戶的控制(即，用戶具有指定每個節(jié)點(diǎn)接收的帶寬部分的完全靈 活性)。圖6示出可被用來實(shí)現(xiàn)與上述行為模型一起工作的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)設(shè) 備60。在一個實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備60是可被實(shí)現(xiàn)在硬件、軟件或其任何 組合中的可編程機(jī)器。處理器62執(zhí)行存儲在程序存儲器64中的代碼。程 序存儲器64是計算機(jī)可讀介質(zhì)的一個示例。程序存儲器64可以是易失性 存儲器。存儲同樣代碼的另一種形式的計算機(jī)可讀介質(zhì)可能是某種類型的 非易失性存儲設(shè)備，例如軟盤、CD-ROM、 DVD-ROM、硬盤、閃存等 等。通過網(wǎng)絡(luò)運(yùn)載代碼的載波是計算機(jī)可讀介質(zhì)的另一示例。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備60經(jīng)由多個線路卡66與物理介質(zhì)接口。線路卡66可能并 入以太網(wǎng)接口、 DSL接口、千兆位以太網(wǎng)接口、 IO千兆位以太網(wǎng)接口、 SONET接口等等。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備60接收、處理和轉(zhuǎn)發(fā)分組時，分組可被存 儲在分組存儲器68中。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備60實(shí)現(xiàn)本發(fā)明提供的全部特征。分組傳輸操作可以全部或部分發(fā)生在線路卡66之一內(nèi)。為了實(shí)現(xiàn)根 據(jù)本發(fā)明的功能，線路卡66可以并入類似于上文結(jié)合網(wǎng)絡(luò)設(shè)備整體描述 的處理和存儲器資源。圖6所示網(wǎng)絡(luò)設(shè)備60僅僅是適用于本發(fā)明的計算機(jī)系統(tǒng)的一個示 例。具有不同子系統(tǒng)配置的其他設(shè)備和系統(tǒng)也可能被采用。網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的計算機(jī)之間的通信由于通信協(xié)議的使用而成為可能，所述通信協(xié)議管理計算機(jī) 如何通過網(wǎng)絡(luò)交換信息。雖然已經(jīng)根據(jù)所示實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將 容易意識到，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對實(shí)施例執(zhí)行各種修 改。因此，希望包含在以上描述并在附圖中示出的所有主題都將被視為示 例性的，而非限制性的。
權(quán)利要求
1. 一種包括至少一個流量管理節(jié)點(diǎn)的分級流量管理系統(tǒng)，包括分類器，其可操作以用于識別和分類傳入的流量流；以及包括多個隊列的排隊系統(tǒng)，其可操作以用于對所述流量流應(yīng)用調(diào)度策略，所述排隊系統(tǒng)的多個隊列中的每一個包括被配置為控制隊列深度的入隊屬性；以及被配置為控制隊列調(diào)度的出隊屬性，所述出隊屬性包括最小帶寬、最大帶寬、額外帶寬和優(yōu)先級，其中所述多個隊列中的每一個被定義了所述出隊屬性中的一個或多個。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng) 分級結(jié)構(gòu)。
3. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng) 了所述最小帶寬屬性。
4. 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng) 了所述額外帶寬屬性。
5. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng) 了所述最大帶寬屬性。
6. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng) 有定義的屬性具有默認(rèn)值。
7. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述出隊屬性中的每一個被定義。
8. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述多個隊列中被設(shè)置為優(yōu)先隊列 的每個隊列在共享父節(jié)點(diǎn)的其他隊列之前發(fā)送流量。
9. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述多個隊列中具有定義的優(yōu)先屬 性的每個隊列已經(jīng)定義了優(yōu)先級級別。
10. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中優(yōu)先節(jié)點(diǎn)被配置為有條件的或無 條件的優(yōu)先節(jié)點(diǎn)。
11. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述多個隊列中的每一個被配置 為允許過訂模式，在所述過訂模式中，最小速率被過訂。，其中所述分組調(diào)度系統(tǒng)包括至少三層的 ，其中所述多個隊列的至少一部分被定義 ，其中所述多個隊列的至少一部分被定義 ，其中所述多個隊列的至少一部分被定義 ，其中在所述多個隊列中的每個隊列處沒
12. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述流量管理節(jié)點(diǎn)還包括排隊前 操作器，該排隊前操作器被配置為在所述傳入的流量流進(jìn)入所述排隊系統(tǒng) 之前對所述傳入的流量流中的至少某些流量流進(jìn)行操作。
13. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述流量管理節(jié)點(diǎn)還包括排隊后 操作器，該排隊前操作器被配置為在所述傳入的流量流經(jīng)過所述排隊系統(tǒng) 之后對所述傳入的流量流中的至少某些流量流進(jìn)行操作。
14. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述排隊后操作器被配置為壓縮 分組。
15. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述多個隊列中的每一個包括最 小速率傳播屬性。
16. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述多個隊列中的每一個包括優(yōu) 先級傳播屬性。
17. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述流量管理節(jié)點(diǎn)根據(jù)指定的行 為模型進(jìn)行操作，并且網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)的多個組件包括一個或多個所述流量管 理節(jié)點(diǎn)。
18. 如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中共同配置語言被提供用于具有所 述行為模型的用戶接口。
19. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中隊列深度被指定的最大隊列深度 所控制。
20. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述隊列深度被隨機(jī)早期檢測配 置文件的規(guī)范所控制。
21. —種在具有排隊系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備處進(jìn)行分級流量管理的方法，所 述排隊系統(tǒng)包括多層的分級結(jié)構(gòu)，所述分級結(jié)構(gòu)的每一層被配置用于支持 一個或多個優(yōu)先節(jié)點(diǎn)、具有保證最小速率的一個或多個節(jié)點(diǎn)、被指定用于 接收額外帶寬的一個或多個節(jié)點(diǎn)以及具有定義的最大速率的一個或多個節(jié) 點(diǎn)，該方法包括對傳入的流量流進(jìn)行分類；以及在一個或多個隊列處對所述流量流應(yīng)用調(diào)度策略，所述調(diào)度策略包括 最小帶寬、最大帶寬、額外帶寬和優(yōu)先級，其中可達(dá)到指定帶寬的流ffi被定義為優(yōu)先流量。
22. 如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述一個或多個隊列處的調(diào)度策 略中的一個或多個應(yīng)用了默認(rèn)值。
23. 如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述調(diào)度策略還包括優(yōu)先級傳 播，該優(yōu)先級傳播指定隊列處的優(yōu)先服務(wù)是否被傳播經(jīng)過所述隊列的分級 結(jié)構(gòu)。
24. 如權(quán)利要求23所述的方法，其中突發(fā)容限參數(shù)與被使能了優(yōu)先級 傳播的流相關(guān)聯(lián)。
25. 如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述突發(fā)容限參數(shù)是針對優(yōu)先級 行為傳播經(jīng)過的分級結(jié)構(gòu)的每一層提供的。
26. 如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述突發(fā)容限參數(shù)指示在所述流 變得受所述速率限制之前，所述流可能突發(fā)超過祖先節(jié)點(diǎn)的速率限制多 少。
27. 如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述調(diào)度策略還包括最小速率傳 播，該最小速率傳播指定隊列處的最小速率是否被傳播經(jīng)過所述隊列的分 級結(jié)構(gòu)。
28. 如權(quán)利要求21所述的方法，還包括使能過訂模式，在所述過訂模 式中，過訂的流與指定的過訂最小速率成比例地減小。
29. —種用于在具有排隊系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備處進(jìn)行分級流量管理的計算 機(jī)程序產(chǎn)品方法，所述排隊系統(tǒng)包括多層的分級結(jié)構(gòu)，所述分級結(jié)構(gòu)的每 一層被配置用于支持一個或多個優(yōu)先節(jié)點(diǎn)、具有保證最小速率的一個或多 個節(jié)點(diǎn)、被指定用于接收額外帶寬的一個或多個節(jié)點(diǎn)以及具有定義的最大 速率的一個或多個節(jié)點(diǎn)，該方法包括對傳入的流量流進(jìn)行分類的代碼；在一個或多個隊列處對所述流量流應(yīng)用調(diào)度策略的代碼，所述調(diào)度策 略包括最小帶寬、最大帶寬、額外帶寬和優(yōu)先級，其中可達(dá)到指定帶寬的 流量被定義為優(yōu)先流量；以及用于存儲所述代碼的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)。
30. —種用于在具有排隊系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備處進(jìn)行分級流量管理的系統(tǒng)，所述排隊系統(tǒng)包括多層的分級結(jié)構(gòu)，所述分級結(jié)構(gòu)的每一層被配置用 于支持一個或多個優(yōu)先節(jié)點(diǎn)、具有保證最小速率的一個或多個節(jié)點(diǎn)、被指 定用于接收額外帶寬的一個或多個節(jié)點(diǎn)以及具有定義的最大速率的一個或 多個節(jié)點(diǎn)，該系統(tǒng)包括-用于對傳入的流量流進(jìn)行分類的裝置；以及用于在一個或多個隊列處對所述流量流應(yīng)用調(diào)度策略的裝置，所述調(diào) 度策略包括最小帶寬、最大帶寬、額外帶寬和優(yōu)先級，其中可達(dá)到指定帶 寬的流量被定義為優(yōu)先流量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種分級流量管理系統(tǒng)和方法(即QoS行為模型)。該系統(tǒng)包括可操作以用于識別和分類傳入的流量流的分類器(30)和排隊系統(tǒng)。該排隊系統(tǒng)(20)包括多個隊列，并可操作以用于對流量流應(yīng)用調(diào)度策略。排隊系統(tǒng)的每個隊列(40)包括被配置為控制隊列深度的入隊屬性和被配置為控制隊列調(diào)度的出隊屬性。出隊屬性包括最小帶寬、最大帶寬、額外帶寬和優(yōu)先級，其中每個隊列被定義了一個或多個出隊屬性。
文檔編號H04L12/24GK101228737SQ200580013098
公開日2008年7月23日 申請日期2005年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月5日
發(fā)明者克拉倫斯·菲爾斯非斯, 羅伯特·奧爾森, 邁克爾·拉奧爾 申請人:思科技術(shù)公司