CN101330433A - 基于传输网的以太网设备共享缓冲区管理方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种EOS设备共享缓冲区管理方法和装置，该方法包括：采集设定时间长度内各个端口传输数据报文的长度和数量；确定所述时间长度内各个端口传输数据报文的平均长度，按照所述设备分配给相应端口的共享缓冲区大小，得到相应端口的共享缓冲区能够容纳数据报文数量的平均值；根据获取的所述时间长度内数据报文平均长度和缓冲区能够容纳数据报文数量的平均值，调整各个端口共享缓冲区能够容纳数据报文数量的设置值。通过采集EOS设备传输数据报文的信息，对共享缓冲区能够容纳的数据报文的设置值进行调整，能够提高共享缓冲区的利用率，提高EOS设备进行数据交换的可靠性。

Description

基于传输网的以太网设备共享缓冲区管理方法和装置

技术领域

本发明涉及一种缓冲区管理的方法，特别是涉及一种基于传输网的以太网(EOS，Ethernet over SDH)设备共享缓冲区管理方法。

背景技术

网络通信领域的主导技术有两种：用于局域网中的以太网(Ethernet)和用于广域网中的同步数字体系(SDH，Synchronous Digital Hierarchy)，这两种网络技术之间存在传输速率等差异，SDH网络并不能够实现对以太网的直接支持。然而，随着广域网数据业务的迅速发展，广域网承载无连接的IP数据业务的需求正在不断增长。例如，利用现有的SDH设备，建立一个可承载IP数据业务和视频业务等多种业务的网络平台(MSTP，Multi-Service TransportPlatform)，已成为全世界范围内讨论的热点问题。该平台能够提供IP数据业务的传输功能，既可方便地在SDH设备上实现IP数据业务的传输，又利用了原有的SDH设备投资，而且在维护方式上有很好的继承性。所以，通过现有的SDH传输网络来承载IP数据业务十分有必要。

EOS技术将以太网数据帧装载到SDH虚容器中经由光纤进行传输，由此实现SDH设备上的IP数据业务，该技术能够结合这两种网络技术的优势，将SDH的高可靠性和以太网技术的成熟性及方便使用等优势发挥出来。

SDH与以太网的传输速率不同，而且以太网的数据具有突发性，一般一个速率为100Mbit/s的以太网设备端口所传输的数据平均速率一般不到20Mbit/s，说明以太网设备端口大部分时间空闲，只有少量时间传输大量数据，所以基于传输网的以太网设备、即EOS设备必须有一个缓冲区来缓存突发的以太网数据，实现二者传输的匹配，该EOS设备缓冲区一般为多个端口或应用程序所共享，所以称为共享缓冲区。

EOS设备应用范围十分广，在城域网接入层和汇聚层都广泛使用，一般EOS设备共享缓冲区管理方法很难满足不同应用场合，比如IP数据报文业务、实时多媒体信息传输业务、视频业务等业务的需求，因为这些业务所传输的数据报文长度、速率均有很大差异。共享缓冲区管理中一个重要的指标是共享缓冲区各个端口所能够容纳数据报文的设置量，由于突发是数据业务的基本特性之一，所以这个指标的设置是难以满足要求的。一般说来，由于EOS设备对于超过某个端口共享缓冲区容纳数据报文的设置值后，到达该端口的数据报文，往往采取丢弃的处理方式，所以，为端口分配较小的共享缓冲区能够容纳的数据报文数量设置值则该端口容易丢包，为端口分配较大的共享缓冲区能够容纳数据报文的设置值，则会造成该端口占用大量的设备共享缓冲区，造成资源的浪费，导致共享缓冲区利用效率低和数据交换性能下降等问题，另外，设备的共享缓冲区资源有限，如果较多端口都分配了较大的能够容纳数据报文数量的设置值，如果这些端口同时到达较长的数据报文，就会造成EOS设备共享缓冲区空间不够，这样会产生***出错的危险。现有技术对于该指标的设置，一般采取依靠经验或者依靠对大量统计数据的分析的方式，难以满足EOS设备传输数据报文动态变化的需求，造成网络传输可靠性的下降，或者浪费共享缓冲区资源，或者造成数据交换性能的下降。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于传输网的以太网设备共享缓冲区管理方法，实现对共享缓冲区容纳的数据报文的设置值的动态调整。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于传输网的以太网设备共享缓冲区管理方法，包括以下步骤：采集设定时间长度内各个端口传输数据报文的长度和数量；确定所述时间长度内各个端口传输数据报文的平均长度，按照所述设备为相应端口预设的共享缓冲区大小，得到相应端口的共享缓冲区能够容纳数据报文数量的平均值；和根据获取的所述时间长度内数据报文平均长度和缓冲区能够容纳数据报文数量的平均值，调整各个端口共享缓冲区能够容纳数据报文数量的设置值。

其中，采集设定时间长度内各个端口传输数据报文的长度和数量的步骤之前进一步包括：设置基于传输网的以太网设备各个端口共享缓冲区能够容纳数据报文数量的初始值。

上述各个端口共享缓冲区能够容纳报文数量的初始值是依据各端口按照平均分配原则能够分到的共享缓冲区大小除以数据报文的平均长度得到的。

在上述设置端口共享缓冲区能够容纳数据报文数量初始值的步骤之前进一步包括，将所述以太网设备各端口共享缓冲区划分为缓冲块，且所述数据报文的长度由该数据报文占用的缓冲块表示。其中，缓冲块大小为256字节。

上述方法之后还可以进一步包括步骤：以设定时间长度为周期，执行方法中的各步骤。

本发明的基于传输网的以太网设备共享缓冲区管理方法中，调整各个端口共享缓冲区能够容纳数据报文数量的设置值的方法为：调整每个端口共享缓冲区能够容纳数据报文数量的设置值等于获取的预定时间段内缓冲区能够容纳数据报文数量的平均值。

本发明的基于传输网的以太网设备共享缓冲区管理方法中，对于所述基于传输网的以太网设备端口的共享缓冲区的管理，是按照入端口和出端口分别进行的。

本发明的基于传输网的以太网设备共享缓冲区管理方法中，为端口预设的共享缓冲区大小，为：将基于传输网的以太网设备的全部共享缓冲区大小除以该设备的端口数目。

一种基于传输网的以太网设备共享缓冲区管理装置，所述装置包括信号采集单元、分析处理单元和共享缓冲区管理单元，其中，

所述信号采集单元用于采集基于传输网的以太网设备各端口传输的数据报文的长度和数量信息，将该信息发送给分析处理单元进行分析处理；

所述分析处理单元用于分析得到该端口的共享缓冲区能够容纳报文数量的平均值；

所述共享缓冲区管理单元用于根据分析得到各端口的共享缓冲区能够容纳报文数量的平均值调整相应端口的共享缓冲区能够容纳数据报文的设置值。

本发明的基于传输网的以太网设备共享缓冲区管理方法，根据采集的EOS设备传输数据报文的信息，对共享缓冲区能够容纳的数据报文的设置值进行动态调整，能够提高共享缓冲区的利用率，从而降低EOS设备的丢包率，提高EOS设备进行数据交换的可靠性，也能够节省共享缓冲区资源，提高数据交换性能，更有效地实现资源共享等目的。

附图说明

图1为本发明中EOS设备共享缓冲区管理方法的流程图；

图2为本发明中EOS设备共享缓冲区管理方法的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明中的EOS设备共享缓冲区管理方法，分为采集端口传输数据报文信息的步骤、对采集到的信息进行分析处理的步骤和根据分析结果调整EOS设备共享缓冲区的步骤。

采集端口传输数据报文信息的步骤包括：EOS设备采集设定时间长度内各个端口传输数据报文的长度和数量。

对采集到的信息进行分析处理的步骤包括：根据采集到的数据报文信息，EOS设备分析确定所述时间长度内各个端口传输数据报文的平均长度，该平均长度是根据所有数据报文的总长度除以数据报文的数量计算得来的，按照所述EOS设备预设给相应端口的共享缓冲区大小，得到相应端口的共享缓冲区能够容纳数据报文数量的平均值。

根据分析结果调整设备共享缓冲区的步骤包括：EOS设备根据所确定的所述时间长度内数据报文平均长度和缓冲区能够容纳数据报文数量的平均值，调整各个端口共享缓冲区能够容纳数据报文数量的设置值。

在初始阶段，可包括初始化设备共享缓冲区的步骤：设置EOS设备各个端口共享缓冲区能够容纳数据报文数量的初始值，EOS设备根据该初始值进行共享缓冲区管理。这个初始值可以由人工设定，也可以由EOS设备根据实际应用自行设定。

为了实现上述的EOS设备共享缓冲区管理方法，本发明采用图2所示的EOS设备共享缓冲区管理装置，该装置包括信号采集单元、分析处理单元和共享缓冲区管理单元，其中信号采集单元用于采集EOS设备各端口传输的数据报文的长度和数量信息，将该信息发送给分析处理单元进行分析处理；分析处理单元分析用于得到该端口的共享缓冲区能够容纳报文数量的平均值；共享缓冲区管理单元用于调整EOS设备各端口的共享缓冲区能够容纳数据报文的设置值。EOS设备共享缓冲区管理装置中，所述信号采集单元、分析处理单元和共享缓冲区管理单元可以使用硬件电路实现。

作为本发明的优选实现方案，EOS设备共享缓冲区管理方法的各个步骤为：

初始化设备共享缓冲区的步骤包括：将EOS设备的各个端口共享缓冲区分为预定大小的缓冲块，例如：将一个缓冲块的大小设置为256字节，然后根据以太网数据报文的平均长度确定需要占据的缓冲块数量，设置EOS设备各个端口共享缓冲区能够容纳数据报文数量的初始值，这个初始值的设置可以等于每个端口按照平均分配的方式分配到的共享缓冲区大小除以数据报文的平均长度，该平均长度为该类数据报文的平均长度，根据不同业务类型而不同，也可以仅依靠经验设置。

采集端口传输数据报文信息的步骤包括：采集一个预定时间段内各端口传输的数据报文的长度和数量信息，按照数据报文能够占据缓冲块的多少分级别记录数据报文的数量。

对采集到的信息进行分析处理的步骤包括：根据采集到的数据报文信息，确定各端口的收发数据报文所占用缓冲块的数量的平均值，根据相应端口共享缓冲区所能够平均分配到的数据块数量，除以该端口传输的数据报文所占用缓冲块数量的平均值，获得该端口共享缓冲区所能够容纳数据报文的平均值。

根据分析结果调整设备共享缓冲区的步骤包括：调整EOS设备各端口共享缓冲区能够容纳数据报文的设置值等于分析得到的各端口共享缓冲区能够容纳数据报文的平均值。

为了使得本发明能够通过采集EOS设备传输数据报文的信息，对共享缓冲区能够容纳的数据报文进行动态调整。本发明的EOS设备共享缓冲区管理方法，还可以包括步骤：

根据分析结果调整设备共享缓冲区的步骤之后，循环执行采集端口传输数据报文信息的步骤、对采集到的信息进行分析处理的步骤和根据分析结果调整EOS设备共享缓冲区的步骤，以不断动态调整共享缓冲区能够容纳的数据报文设置值。

本发明的EOS设备共享缓冲区管理方法的一个实施例为：

初始化设备共享缓冲区的步骤包括：

本实施例只考虑EOS设备的出口共享缓冲区的设置，实际情况中，当然也可以对入端口共享缓冲区进行设置。一个EOS设备有2M出口共享缓冲区，该共享缓冲区以256字节为一个缓冲块的方式进行划分，由此出口共享缓冲区被划分成8192个缓冲块，如果该EOS设备共有32个出端口，则每个出端口能够分配341个缓冲块。在支持巨型帧(jumbo frames)功能的情况下，以太网数据报文长度在64至9600字节之间，直接对最小和最大报文长度取平均值，其平均长度为4832字节，由此，一个平均长度的数据报文占用4832/256＝19个缓冲块。按照平均数据报文占用缓冲块数量值和各端口的缓冲块数量值，设置各个出端口的共享缓冲区能够容纳数据报文的初始值就是341/19＝18。初始情况下，各端口的共享缓冲区中缓冲队列只能缓存18个数据报文。此配置对于短数据报文长度的业务来说，共享缓冲区能够容纳的数据报文数显然太少了，此时共享缓冲区的利用效率十分低，例如实际每个数据报文长度都小于或等于256个字节的情况下，该共享缓冲区实际上只能利用其中的32×18×256＝147k字节，另外，有可能会造成大量的数据报文都无法进入缓冲队列的情形，报文丢失的情况严重。

采集端口传输数据报文信息的步骤包括：

采集预定时间的各端口的数据报文的信息之后，所述预定时间可以根据要求自由选择，这里设置为15分钟。本实施例获取EOS设备某端口传输数据报文按照64字节以下、65-128字节、129-256字节、257-512字节、513-1024字节、1025-1518字节、Oversize(大于1518)几种长度的数据报文统计信息如表1所示：

表1

包长	报文数目
		64字节	50000
65-128字节	100000
		129-256字节	150000
257-512字节	100000
		513-1024字节	200000
1025-1518字节	250000
		Oversize	50000

对采集到的信息进行分析处理的步骤包括：

设定长度为64字节、65-128字节、129-256字节的数据报文占用1个缓冲块，长度257-512字节的数据报文占用2个缓冲块，长度为513-1024字节的数据报文占用4个缓冲块，长度为1025-1518字节的数据报文占用6个缓冲块、Oversize报文占用25个缓冲块。

根据采集到的该端口传输的数据报文数据，算出该端口平均每个报文占用的缓冲块数目为(1×50000+1×100000+1×150000+2×100000+4×200000+6×250000+25×50000)/(50000+100000+150000+100000+200000+250000+50000)＝4.5个。由于平均分配共享缓冲区的情况下，该端口占用出口共享缓冲区大小为341个缓冲块，这种情况下该出端口共享缓冲区可以容纳数据报文的平均值为341/4.5＝75个。

根据分析结果调整设备共享缓冲区的步骤包括：根据分析得到的该端口的共享缓冲区能够容纳的数据报文的平均值设置该端口的共享缓冲区能够容纳数据报文的设置值，这个设置值的设置规律可以有多种方式，例如设置该值等于能够容纳数据报文的平均值，或者设置该值略大于能够容纳数据报文的平均值，或者通过一定的函数关系确定该设置值，本实施例中设置二者相等，也就是说，设置该端口所能够容纳的数据报文数量为75，采用同样的方法，也可以设置其它端口能够容纳的数据报文数量。

为了能够对共享缓冲区能够容纳的数据报文进行动态调整，按照15分钟为一个周期，重复执行采集端口收发数据报文信息的步骤、对采集到的信息进行分析处理的步骤和根据分析结果调整设备共享缓冲区的步骤。

如图2所示，一般说来，网络设备的入端口共享缓冲区和出端口共享缓冲区是分开设置和管理的，所以图2中对于共享缓冲区的管理是分成两个部分分别进行的，分别采集各入端口和出端口传输的数据报文的信息，对采集到的信息进行分析处理，然后分别调整各入端口和出端口的共享缓冲区能够容纳数据报文的设置值。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的保护范围。本领域内技术人员应该能够联想到，将缓冲块大小设置为其它值，不同时间长度的循环周期，利用分析得到的前一时间段内某端口所能够容纳数据报文的平均值采用不同的关系式得到该端口能够容纳数据报文的设置值，都应该属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1、一种基于传输网的以太网设备共享缓冲区管理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

A、采集设定时间长度内各个端口传输数据报文的长度和数量；

B、确定所述时间长度内各个端口传输数据报文的平均长度，按照所述设备为相应端口预设的共享缓冲区大小，得到相应端口的共享缓冲区能够容纳数据报文数量的平均值；

C、根据获取的所述时间长度内数据报文平均长度和缓冲区能够容纳数据报文数量的平均值，调整各个端口共享缓冲区能够容纳数据报文数量的设置值。

2、根据权利要求1所述的基于传输网的以太网设备共享缓冲区管理方法，其特征在于，所述步骤A之前进一步包括：设置基于传输网的以太网设备各个端口共享缓冲区能够容纳数据报文数量的初始值。

3、根据权利要求2所述的基于传输网的以太网设备共享缓冲区管理方法，其特征在于，所述各个端口共享缓冲区能够容纳报文数量的初始值是依据各端口按照平均分配原则能够分到的共享缓冲区大小除以数据报文的平均长度得到的。

4、根据权利要求2所述的基于传输网的以太网设备共享缓冲区管理方法，其特征在于，所述设置端口共享缓冲区能够容纳数据报文数量初始值的步骤之前进一步包括，将所述以太网设备各端口共享缓冲区划分为缓冲块，且步骤A中所述数据报文的长度由该数据报文占用的缓冲块表示。

5、根据权利要求4所述的基于传输网的以太网设备共享缓冲区管理方法，其特征在于，所述缓冲块大小为256字节。

6、根据权利要求1所述的基于传输网的以太网设备共享缓冲区管理方法，其特征在于，所述步骤C之后，还进一步包括：以设定时间长度为周期，重复执行所述步骤A至所述步骤C。

7、根据权利要求1所述的基于传输网的以太网设备共享缓冲区管理方法，其特征在于，步骤C中所述调整各个端口共享缓冲区能够容纳数据报文数量的设置值的方法为：调整每个端口共享缓冲区能够容纳数据报文数量的设置值等于获取的预定时间段内缓冲区能够容纳数据报文数量的平均值。

8、根据权利要求1所述的基于传输网的以太网设备共享缓冲区管理方法，其特征在于，所述步骤A是对所述基于传输网的以太网设备的入端口和出端口分别进行的。

9、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述为端口预设的共享缓冲区大小，为：将基于传输网的以太网设备的全部共享缓冲区大小除以该设备的端口数目。

10、一种基于传输网的以太网设备共享缓冲区管理装置，其特征在于，所述装置包括信号采集单元、分析处理单元和共享缓冲区管理单元，其中，

所述信号采集单元用于采集基于传输网的以太网设备各端口传输的数据报文的长度和数量信息，将该信息发送给分析处理单元进行分析处理；

所述分析处理单元用于分析得到该端口的共享缓冲区能够容纳报文数量的平均值；

所述共享缓冲区管理单元用于根据分析得到各端口的共享缓冲区能够容纳报文数量的平均值调整相应端口的共享缓冲区能够容纳数据报文的设置值。

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