JP3670131B2 - 競合制御回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、信号処理の競合制御回路に関する。具体的には、ATM網においてセルの送出タイミングをコネクション毎に制御する場合、あるいはセルの転送されるレートをコネクション毎に監視する場合、これらの処理を効率的に行うことのできる競合制御回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般的なATM網においては、複数のコネクションが並列に動作している。各々のコネクションはセルの伝送レートやセルの送出タイミングが異なっており、従ってセルについての処理を行うタイミングが同時多発的に発生する。
【0003】
しかしATM伝送では、一般にセル処理の頻度はレートに比例する。従って、ある物理的な伝送路上のコネクションのみを考える限り、コネクションの数とは無関係に、セル処理の発生する頻度は有限である。このことから、複数のコネクションの処理をうまく多重化すれば、1セル送出タイミングに1コネクションの処理を行えば足りる。
【0004】
このように、複数のコネクションを考慮した上でセル処理を多重化する技術は、たとえば特開平7-327033号公報、また特開平9ー139741号公報に開示されている。これらは、セルの処理タイミングをタイムテーブルへ登録し、そのタイムテーブルを参照しながらセルの処理を行うものである。
【0005】
また、ラウンドロビンによる優先順位持ち回りにより、多重化を行う方法も知られている。この方法では、レートの高いものの優先度が下がる。処理の待ち時間はレートの高低には依存しないが、レートの高いコネクションほど、処理待ちによってスループットの低下する割合が大きい。また、レートの高いコネクションの”影”になったものも、優先度が下がる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の方法では、レートの高いコネクションが常に優先度が低くなる。したがって同時に動作するコネクション数が増加し、レートの低いコネクションが多数存在するようになると、これら多数のコネクションと混在して送出されるレートの高いコネクションのスループットを実現することが困難になる。
【0007】
よってこの発明は、ATM網において、コネクション数が増加して競合が多く発生するようになっても、各種の処理を効率的に行うことのできる競合制御回路を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明は、伝送路に設定される複数のコネクションが発生する処理要求の競合制御を行う競合制御回路において、複数のコネクションが接続され、これらのコネクションが発する前記処理要求を検出する管理手段と、管理手段に接続され、処理要求の各々について、コネクションのレートの値を加算して優先度を算出する優先度計数手段と、優先度計数手段に接続され、処理要求の各々についての優先度を比較して競合制御を行い、処理すべき処理要求を選出する優先度比較手段とを有し、優先度計数手段は、コネクションに関する処理要求が優先度比較手段における競合に敗けた場合には、その処理要求の優先度に、コネクションのレートの値を加算して優先度比較手段へ再送するものであることを特徴とする。
また、伝送路に設定される複数のコネクションが発生する処理要求の競合制御を行う競合制御回路において、複数のコネクションが接続され、これらのコネクションが発する処理要求を検出する管理手段と、管理手段に接続され、処理要求の各々について、レートの値を所定の段階に分けておき、コネクションのレートが含まれる段階の最小レートの値を加算して優先度を算出する優先度計数手段と、優先度計数手段に接続され、処理要求の各々についての優先度を比較して競合制御を行い、処理すべき処理要求を選出する優先度比較手段とを有し、優先度計数手段は、コネクションに関する処理要求が優先度比較手段における競合に敗けた場合には、その処理要求の優先度に、最小レートの値を加算して優先度比較手段へ再送するものであることを特徴とする。
【0009】
さらに、この発明は、伝送路に設定される複数のコネクションに関する処理の競合制御を行う競合制御回路において、複数のコネクションが接続され、これらのコネクションを優先度の更新頻度別に複数の待ち行列のいずれかに登録する待ち行列登録手段と、複数の待ち行列に対して設けられ、待ち行列が発する処理要求を検出する、複数の待ち行列管理手段と、待ち行列管理手段に接続され、処理要求の各々について、待ち行列に登録されているコネクションのレートの総和をコネクションの優先度の更新頻度で除算してから加算して優先度を算出する優先度計数手段と、優先度計数手段に接続され、処理要求の各々についての優先度を比較して競合制御を行い、処理すべき処理要求を選出する優先度比較手段とを有し、優先度計数手段は、待ち行列が発する処理要求が優先度比較手段における競合に敗けた場合には、その処理要求の優先度に、待ち行列に登録されているコネクションのレートの総和を更新頻度で除算してから加算して優先度比較手段へ再送するものであることを特徴とする。
また、伝送路に設定される複数のコネクションに関する処理の競合制御を行う競合制御回路において、複数のコネクションが接続され、これらのコネクションを優先度の更新頻度別に複数の待ち行列のいずれかに登録する待ち行列登録手段と、複数の待ち行列に対して設けられ、待ち行列が発する処理要求を検出する、複数の待ち行列管理手段と、待ち行列管理手段に接続され、処理要求の各々について、レートの総和を所定の段階に分けておき、待ち行列に登録されているコネクションのレートの総和が含まれる段階の最小のレートの総和をコネクションの優先度の更新頻度で除算してから加算して優先度を算出する優先度計数手段と、優先度計数手段に接続され、処理要求の各々についての優先度を比較して競合制御を行い、処理すべき処理要求を選出する優先度比較手段とを有し、優先度計数手段は、待ち行列が発する処理要求が優先度比較手段における競合に敗けた場合には、その処理要求の優先度に、最小のレートの総和を更新頻度で除算してから加算して優先度比較手段へ再送するものであることを特徴とする。
また、伝送路に設定される複数のコネクションに関する処理の競合制御を行う競合制御回路において、複数のコネクションが接続され、これらのコネクションを優先度の更新頻度別に複数の待ち行列のいずれかに登録する待ち行列登録手段と、複数の待ち行列に対して設けられ、待ち行列が発する処理要求を検出する、複数の待ち行列管理手段と、待ち行列管理手段に接続され、処理要求の各々について、待ち行列に登録されているコネクション数をコネクションの優先度の更新頻度で除算してから加算して優先度を算出する優先度計数手段と、優先度計数手段に接続され、処理要求の各々についての優先度を比較して競合制御を行い、処理すべき処理要求を選出する優先度比較手段とを有し、優先度計数手段は、待ち行列が発する処理要求が優先度比較手段における競合に敗けた場合には、その処理要求の優先度に、待ち行列に登録されているコネクション数を更新頻度で除算してから加算して優先度比較手段へ再送するものであることを特徴とする。
【0010】
さらに、本発明は、伝送路に設定される複数のコネクションに関する処理の競合制御を行う競合制御回路において、複数のコネクションが接続され、これらのコネクションをレート別に複数の待ち行列のいずれかに登録する待ち行列登録手段と、複数の待ち行列に対して設けられ、待ち行列が発する処理要求を検出する、複数の待ち行列管理手段と、待ち行列管理手段に接続され、処理要求の各々について、待ち行列に登録されているコネクション数に所定の重み付けをした値を加算して優先度を算出する優先度計数手段と、優先度計数手段に接続され、処理要求の各々についての優先度を比較して競合制御を行い、処理すべき処理要求を選出する優先度比較手段とを有し、優先度計数手段は、優先度比較手段における競合に敗けた場合には、その処理要求の優先度に、コネクションのレートの値を加算して優先度比較手段へ再送するものであることを特徴とする。
また、伝送路に設定される複数のコネクションに関する処理の競合制御を行う競合制御回路において、複数のコネクションが接続され、これらのコネクションをレート別に複数の待ち行列のいずれかに登録する待ち行列登録手段と、複数の待ち行列に対して設けられ、待ち行列が発する処理要求を検出する、複数の待ち行列管理手段と、待ち行列管理手段に接続され、処理要求の各々について、待ち行列に登録されているコネクション数に所定の重み付けをした値を加算して優先度を算出する優先度計数手段と、優先度計数手段に接続され、処理要求の各々についての優先度を比較して競合制御を行い、処理すべき処理要求を選出する優先度比較手段とを有し、優先度計数手段は、優先度比較手段における競合に敗けた場合には、その処理要求の優先度に、レートの値を所定の段階に分けておき、コネクションのレートが含まれる段階の最小レートの値を加算して優先度比較手段へ再送するものであることを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態である競合制御回路を、複数のATMコネクションが存在する伝送路の処理を行う場合について説明する。すなわち、各コネクションについての処理要求が独立に発生する場合に、それらの処理要求の競合制御を行う制御回路に適用するものである。
【0012】
まず、図1を用いて、この発明の競合制御回路の概要を説明する。図1に示すように、ATM伝送においては物理的な伝送路10を想定することができる。そして伝送路10に、複数のコネクション1〜Nが設定されていると考えることができる。これらのコネクションは、個々の通信の開始に際して、送信ノードから受信ノードまでの間に設定されるものとして理解されうる。
【0013】
この発明の競合制御回路は、そのような物理的な伝送路中に設けられ、コネクションに関して処理を行う処理回路に設けられているものである。すなわち、各コネクションに関して発生する処理要求の中から優先度の高いものを選出して、選出した処理要求を処理回路に送るものである。
【0014】
なお、ここで言う処理とは、たとえば、そのコネクションに関する各種パラメータの登録や更新と言った処理である。あるいは、処理装置20がセルのシェーピングを行うものであれば、セル転送処理である。この他にも、ATM伝送を行うについて必要となる種々の処理が考えられる。この発明は、処理要求をコネクション毎に、あるいは、一旦待ち行列に登録して、その待ち行列毎に、処理要求を受け付ける管理手段を割り当てる。
【0015】
すなわち伝送路10の途中には、各コネクションに関する処理を行う処理装置20が配置されている。この発明の競合制御回路は、この処理装置20内に設けられている。各コネクションは、処理装置20に入力されると、まず管理手段21に接続される。管理手段21は、コネクションに関する処理要求が発生したことを検出すると、この処理要求を競合制御手段22に通知する。
【0016】
競合制御手段22は、優先度計数手段23と、優先度比較手段24とを有する。管理手段21から通知された処理要求は、まず優先度計数手段23に入力される。この優先度計数手段23は、所定の手続に基づき、通知されてきた処理要求についての優先度を算出する。そして、算出した優先度を優先度比較手段24に通知する。
【0017】
優先度比較手段24は、通知されてきた処理要求を、優先度の高い順にソートする。そして、処理装置20が1処理サイクルに処理可能な分の処理要求を優先度の高い順に選び、この処理要求を競合に勝ったものとして選出する。選出された処理要求は処理手段25に送られ、所定の処理が行われる。
【0018】
以下、この発明のそれぞれの実施形態について概略を説明する。第1の実施形態は、コネクションに対応する優先度を、そのコネクションの伝送レートに基づいて算出するものである。第2の実施形態は、コネクションに対応する優先度を、そのコネクションの伝送レートに加え、優先度の更新頻度も考慮して算出するものである。
【0019】
第3の実施形態より第7の実施形態までは、各コネクションを、あらかじめ設定された複数の待ち行列に登録する。競合制御は、直接的にはこれらの待ち行列相互間で行われる。各コネクションは、待ち行列へ登録される時、また待ち行列内で順次、間接的に優先制御がなされていることになる。第3、および第4の実施形態では、それぞれの待ち行列を、コネクションの優先度の更新頻度に対応させて設ける。第5、第6、および第7の実施形態では、それぞれの待ち行列を、システムの扱うレートに対応させて設ける。
【0020】
第3の実施形態では、待ち行列に登録されているコネクションのレートの和と、待ち行列毎に設定されている優先度の更新頻度とに基づいて、それぞれの待ち行列の優先度を求める。第4の実施形態では、待ち行列に登録されているコネクションの数と、待ち行列毎に設定されている優先度の更新頻度とに基づいて、それぞれの待ち行列の優先度を求める。これら両実施形態とも、待ち行列の優先度の更新頻度に基づくタイミングが到来した時に競合制御を行う。
【0021】
第5の実施形態では、待ち行列に登録されているコネクションの数と、所定の重みとに基づいて、それぞれの待ち行列の優先度を求める。そして目的とする処理の1サイクル毎に優先度を更新する。第6の実施形態では、待ち行列に登録されているコネクションの数と、待ち行列毎に固有に設定されている優先度の更新頻度とに基づいて、それぞれの待ち行列の優先度を求める。また、およそ待ち行列の扱うレートに比例したタイミングで優先度を更新する。
【0022】
第7の実施形態は、それぞれの優先度の算出タイミングを指示するため、優先度更新制御手段を設けたものである。
【0023】
(1)第1の実施形態の説明
以下、この発明の第1の実施形態について、図2を参照しながら説明する。第1の実施形態では、管理手段21は、複数のコネクション管理手段31〜3nを有する。コネクション管理手段は、伝送路に設定されるコネクションと同数が設定される。そして図2に示す通り、各コネクションは、コネクション管理手段31〜3nに1対1に接続される。ここで、各コネクションについての処理要求は、独立に発生するものとする。
【0024】
優先度計数手段23は、複数の計数手段231〜23nを有する。優先度計数手段231〜23nは、コネクション管理手段31〜3nと1対1に接続されている。また、それぞれの計数手段231〜23nは、優先度比較手段24に接続されている。
【0025】
この実施形態においては、処理要求の優先度は、そのコネクションの伝送レートに基づいて算出される。以下、各コネクションについて発生した処理要求がどのように扱われるかを説明する。
【0026】
まず、コネクションの初期設定時、またコネクションについてリセットが行われた時には、そのコネクションについて発生した処理要求の優先度は0に設定される。その後、コネクションについて処理要求が発生すると、そのコネクションを管理するコネクション管理手段31〜3nのいずれかが、その処理要求を検出する。コネクション管理手段は、この処理要求を優先度計数手段23に通知する。コネクション管理手段は、たとえば一般的なFIFOメモリを用いて構成することができる。
【0027】
優先度計数手段23は、この通知を受けて、その処理要求に関する優先度を算出する。具体的には、優先度計数手段23は、まずそのコネクションのレートに応じた加算値を計算する。そして、計算して得た加算値を優先度に加算する。このようにして、新たな優先度が算出される。
【0028】
ここでレートとは、たとえばコネクションの伝送レートや、そのコネクションのパラメータの更新頻度である。すなわち、そのコネクションに関する処理要求の発生頻度である。ある単位時間内に発生する処理要求の数が多いコネクションは、それに応じて高いレートが設定される。レートは、コネクションが設定される時に、そのコネクションの性質に応じて決定される。
【0029】
以下、レートの設定の例について説明する。例えば、そのシステムにおける最小の処理サイクルを単位時間としたとき、ある複数の単位時間に相当する基準時間を設定する。その際、その基準時間内においては最小でも1回の処理要求が発生するように設定する。そして、その基準時間内に発生する処理要求の数を、そのコネクションのレートとして設定することが考えられる。たとえば、ある基準時間内に発生する処理要求の数が40回のコネクションがあるとすれば、そのコネクションのレートは”40”である。同様、ある単位時間内に発生する処理要求が256回のコネクションは、レートは”256”である。
【0030】
レートの設定の他の例としては、そのシステムの最小の処理サイクルと、処理要求の発生頻度との比から設定することが考えられる。仮に、クロック周波数100MHzで動作するシステムがあるとすれば、そのシステムの最小の処理サイクルは10psecである。この最小の処理サイクル毎に処理要求が発生するコネクションのレートを、たとえば”1024”と規定する。そうすると、最小の処理サイクルの2回に1回(すなわち20psec毎に)処理要求が発生するコネクションのレートは”512”となる。同様、最小の処理サイクルの8回に1回(すなわち80psec毎に)処理要求が発生するコネクションのレートは”128”となる。
【0031】
優先度計数手段23は、コネクションのレートが高いほど、優先度の加算値を大きく設定する。すなわち、優先度の加算値は、レートに比例した値となる。具体的な加算値としては、レートの値をそのまま優先度に加算してもよい。あるいは、図3に示すように、レートをいくつかの段階に分けて、優先度への加算値を計算するようにしてもよい。
【0032】
優先度計数手段23は、以上のようにして計算した加算値を、優先度に加算する。こうして新たに算出された優先度が、優先度比較手段24に通知される。
【0033】
優先度比較手段24は、処理要求が発生したコネクションに関して、通知されてきた処理要求を優先度の高い順にソートする。そして、処理要求を優先度の高い順に、次段の処理手段25が1処理サイクルに実行可能な数だけ選出する。ここで選出された処理要求は、競合制御手段における競合に勝ったものとして、次段の処理手段25に送られる。
【0034】
優先度比較手段24は、それぞれの処理要求について、競合に勝ったか否かを優先度計数手段23にフィードバックする。優先度計数手段23は、このフィードバックを受け、そのコネクションの処理要求が競合に勝ったか否かを知る。あるコネクションの処理要求が競合に勝った場合には、そのコネクションはリセットされる。この結果、そのコネクションの優先度は、再度0に設定される。一方、競合に負けた処理要求については、優先度が新たに算出される。すなわち、優先度計数手段23において、前述したと同様に加算値が計算され、優先度に加算される。
【0035】
以上のように、レートが高いコネクションはそれだけ優先度が高くなり、競合に勝つ可能性が大きい。仮に競合の結果負けたとしても、新たに算出される優先度は、レートに比例して増分値も大きい。このため、次の競合制御の際にはそれだけ競合に勝つ可能性が大きくなる。
【0036】
このように優先度がレートに比例しているため、コネクション数が増加して競合が多く発生するようになっても、高いレートを有するコネクションのスループットが極端に下がることが回避される。
【0037】
(2)第2の実施形態の説明
次に、第2の実施形態について説明する。この実施形態は、第1の実施形態と概略は同様であり、各コネクションの処理要求について優先度の算出方法が異なる。また、競合制御を行うタイミングが異なる。以下、図2を用いて詳しく説明する。
【0038】
第2の実施形態においては、コネクションが設定された時に、そのコネクションのレートと共に、そのコネクションについての優先度の更新頻度が定められる。ここで優先度の更新頻度とは、ある基準時間内に、処理要求の優先度の更新を行う回数と考えることができる。優先度の更新頻度は、そのコネクションに要求される精度によって定められる。複数のコネクション間で、レートが同じでも、優先度の更新頻度が異なる場合がある。
【0039】
まず、コネクションの初期設定時、またコネクションについてリセットが行われた時には、そのコネクションについて発生した処理要求の優先度は0に設定される。その後、コネクションについて発生した処理要求は優先度計数手段23に通知される。
【0040】
優先度計数手段23は、まずは第1の実施形態におけると同様、コネクションの伝送レートに基づいた値を計算する。そして、その値を更新頻度で除算する。こうして求められた値を、優先度への加算値として用いる。すなわち第2の実施形態における優先度の加算値は、そのコネクションのレートに比例し、優先度の更新頻度に反比例する。
【0041】
加算値の求め方としては、コネクションのレートそのものを優先度の更新頻度で除算するようにしてもよい。また、レートをいくつかの段階に分けて優先度への加算値を計算するようにした場合は、この実施形態における優先度への加算値は、図4に示すような値となる。
【0042】
優先度計数手段23は、以上のようにして計算した加算値を、優先度に加算する。こうして新たに算出された優先度が、優先度比較手段24に通知される。この第2の実施形態においては、コネクションについて処理要求が発生するだけでは、競合制御は行わない。コネクションについて処理要求が発生し、かつ、そのコネクションに関して優先度の更新頻度に基づくタイミングが到来した時に、競合制御を行う。
【0043】
その後、優先度比較手段24における競合制御の動作は第1の実施形態におけると同様である。また、優先度比較手段24からフィードバックを受けた優先度計数手段23の動作も、第1の実施形態におけると同様である。よって、詳しい説明は省略する。
【0044】
以上、第1の実施形態におけると同様、レートが高いコネクションはそれだけ優先度が高くなり、競合に勝つ可能性が大きい。一方で、優先度の更新頻度に応じて優先度の加算値を除算しているため、優先度の更新頻度が低いコネクションの処理要求は、それだけ競合に勝つ可能性が大きい。これは言い換えれば、頻繁に発生する処理要求と、まれにしか発生しない処理要求とでは、後者を優先的に処理できる可能性が高くなるということである。
【0045】
以上のように第2の実施例は、第1の実施形態と同様、優先度の加算値がレートと比例している。このため、コネクション数が増加して競合が多く発生するようになっても、高いレートを有するコネクションのスループットが極端に下がることが回避される。さらに、優先度の更新頻度を自由に設定できるので、必要な精度に応じて計算量を加減でき、効率化が図れる。
【0046】
(3)第3の実施形態の説明
以下、この発明の第3の実施形態について、図1および図5を参照しながら説明する。第3の実施例においては、コネクションに関する優先度の更新頻度をあらかじめ何段階か設定し、これに対応した待ち行列を設定しておく。そして待ち行列単位に競合制御を行うものである。すなわち、各コネクションが直接に管理手段に接続されるのではなく、各コネクションは一旦待ち行列に登録される。そして、この待ち行列が管理手段に接続される。
【0047】
第3の実施形態の競合制御回路は、複数の待ち行列421〜42nを有する。そして競合制御回路はさらに、管理手段として複数の待ち行列管理手段51〜5nを有する。待ち行列421〜42nと、待ち行列管理手段51〜5nとは、1対1に接続されている。各コネクションは、まず待ち行列登録手段41に接続される。
【0048】
それぞれの待ち行列は、一定の時間間隔毎に内部にステップが区切られている。待ち行列登録手段41は、コネクションが設定されると、そのコネクションに関する優先度の更新頻度に応じて、そのコネクションを登録すべき待ち行列を選定する。さらに、その待ち行列のどのステップにコネクションを登録するかを判断する。こうして、設定されたコネクションは、処理されるタイミングまでの時間間隔に応じて、いずれかの待ち行列のいずれかのステップに登録される。
【0049】
それぞれの待ち行列管理手段51〜5nは、待ち行列に登録されたコネクションについての処理を実行すべきタイミングまでの時間を測定している。この測定は、所定の時間間隔で待ち行列を更新することにより行っている。処理要求を待ち行列に登録し、更新していく詳細な方法については、本願と同じ出願人にかかる特願平9ー1305に一例が示されている。以下、待ち行列の更新に関して説明する。
【0050】
設定されたコネクションは、前述した通り、いずれかの待ち行列のいずれかのステップに登録される。待ち行列管理手段は、所定の時間間隔で、待ち行列に登録されているコネクションの処理を実行するまでの時間を再計算し、この結果に応じてこのコネクションを新たに適切なステップに登録し直す。この操作を繰り返し、コネクションが最終的にその待ち行列のトップ(処理待ちステップ)に移動する。コネクションが処理待ちステップに移動すると、そのコネクションは処理要求を送出する。コネクションから送出された処理要求は、待ち行列管理手段を介して優先度比較手段24に送られる。
【0051】
すなわち第3の実施形態を概念的に言うなら、以下の通りである。優先度比較手段24は、直接的には待ち行列から送出された処理要求について、待ち行列相互間で競合制御を行う。各コネクションは、待ち行列へ登録される時、また待ち行列内でステップを更新されていく時に、間接的に優先制御がなされていることになる。以下、各待ち行列について発生した処理要求がどのように扱われるかを説明する。
【0052】
それぞれの待ち行列から処理要求が発生すると、優先度計数手段23は、待ち行列に登録されているコネクションのレートの和、および、待ち行列毎に設定されている優先度の更新頻度とに基づいて、待ち行列の優先度への加算値を算出する。
【0053】
優先度計数手段23は、具体的には待ち行列に登録されているコネクションのレートの総和を計算する。次にこの値を、待ち行列の優先度の更新頻度で除算する。こうして求められた値を、優先度への加算値として用いる。すなわち、この実施形態における優先度の加算値は、待ち行列に登録されているコネクションのレートの総和に比例し、待ち行列の優先度の更新頻度に反比例する。
【0054】
加算値の求め方としては、コネクションのレートの和そのものを優先度の更新頻度で除算するようにしてもよい。また、レートの和をいくつかの段階に分けて優先度への加算値を計算するようにしても良い(図4参照)。
【0055】
このように優先度への加算値は、第2の実施形態におけると同様にして計算すればよい。第2の実施形態ではコネクション毎に優先度への加算値を計算していたのに対して、第3の実施形態では待ち行列毎に優先度への加算値を計算するのが異なる。優先度計数手段23は、以上のようにして計算した加算値を、優先度に加算する。こうして新たに算出された優先度が、優先度比較手段24に通知される。
【0056】
この第3の実施形態においては、処理要求を送出した待ち行列について、その待ち行列の優先度の更新頻度に基づくタイミングが到来した時に、競合制御を行う。その後、優先度比較手段24における競合制御の動作は、第1の実施形態におけると同様である。また、優先度比較手段24からフィードバックを受けた優先度計数手段23の動作も、第1の実施形態におけると同様である。よって、詳しい説明は省略する。
【0057】
こうして、優先度比較手段における競合制御の結果、いくつかの待ち行列が選出される。選出された待ち行列は、競合制御手段における競合に勝ったものとして、その待ち行列に登録されているコネクションの処理が行われる。
【0058】
以上のように第3の実施形態では、コネクションを一旦待ち行列に登録し、この待ち行列単位に競合制御を行うようにした。そして、それら待ち行列毎に優先度の更新頻度を定めた。待ち行列相互間の競合制御は、第2の実施形態におけると同様、優先度への加算値をレートに比例し、更新頻度に反比例するものとして計算している。
【0059】
よって、第2の実施形態と同様、コネクション数が増加して競合が多く発生するようになっても、高いレートのコネクションのスループットが極端に下がることが回避される。また、優先度の更新頻度を自由に設定できるので、必要な精度に応じて計算量を加減でき、効率化が図れる。これらに加えて、コネクション数が増大するのに対して、コネクションのタイプに応じて更新頻度の異なる複数の待ち行列にコネクションを割り当てた際に、不均衡が発生しにくい競合制御が行えるという効果を有する。
【0060】
(4)第4の実施形態の説明
以下、この発明の第4の実施形態について、図1および図5を参照しながら説明する。この第4の実施形態は、第3の実施形態と概略は同様であり、各待ち行列の処理要求について優先度の算出方法が異なる。よって、優先度の算出方法を主に説明する。
【0061】
それぞれの待ち行列から処理要求が発生すると、優先度計数手段23は、待ち行列に登録されているコネクションの数と、待ち行列毎に設定されている優先度の更新頻度とに基づいて、待ち行列の優先度への加算値を算出する。
【0062】
優先度計数手段23は、具体的には待ち行列に登録されているコネクションのレートの数を求める。そして、この値を待ち行列の更新頻度で除算する。こうして求められた値を、優先度への加算値として用いる。すなわち、この実施形態における優先度の加算値は、待ち行列に登録されているコネクションの数に比例し、待ち行列の優先度の更新頻度に反比例する。
【0063】
加算値の求め方としては、登録されているコネクションの数そのものを優先度の更新頻度で除算するようにしてもよい。また、コネクションの数をいくつかの段階に分けて優先度への加算値を計算するようにしても良い。
【0064】
このように、優先度への加算値は、待ち行列に登録されているコネクションの数に比例する。そして、待ち行列の優先度の更新頻度に反比例する。優先度計数手段23は、以上のようにして計算した加算値を、優先度に加算する。こうして新たに算出された優先度が、優先度比較手段24に通知される。
【0065】
こうして優先度が算出され、これが優先度比較手段24に通知された後の動作については第3の実施例と同様であり、詳しい説明は省略する。
【0066】
以上のように第4の実施形態でも、第3の実施形態におけると同様、優先度の更新頻度を自由に設定できる。よって必要な精度に応じて計算量を加減でき、効率化が図れる。また、コネクション数が増大するのに対して、コネクションのタイプに応じて更新頻度の異なる複数の待ち行列にコネクションを割り当てた際に、不均衡が発生しにくい競合制御が行える。
【0067】
ここで、優先度の更新頻度が優先度と比例していると仮定できる場合には、処理待ちコネクションのレートの和をとる代わりに、それら処理待ちコネクションの数を設定・加算するようにする。こうすると、性能を維持したままで、処理の簡略化が図れる。
【0068】
(5)第5の実施形態の説明
以下、この発明の第5の実施形態について、図1および図6を参照しながら説明する。第5の実施例においては、システムの扱うレートをあらかじめいくつかの範囲に分ける。そして、それぞれのレート範囲毎に待ち行列を設定する。
【0069】
すなわち第5の実施形態の競合制御回路は、システムの扱うレートをあらかじめいくつかの範囲に分け、これに対応する複数のレート別待ち行列621〜62nを有する。競合制御回路はさらに、複数の待ち行列管理手段71〜7nを有する。待ち行列621〜62nと、待ち行列管理手段71〜7nとは、1対1に接続されている。各コネクションは、まず待ち行列登録手段61に接続される。
【0070】
待ち行列の内部にステップが区切られていることについては、第3の実施形態におけると同様である。待ち行列登録手段61は、コネクションが設定されると、そのコネクションのレートに応じて、そのコネクションを登録すべき待ち行列を選定する。さらに、その待ち行列のどのステップにコネクションを登録するかを判断する。こうして、設定されたコネクションは、処理されるタイミングまでの時間間隔に応じて、いずれかの待ち行列のいずれかのステップに登録される。
【0071】
それぞれの待ち行列管理手段は、待ち行列に登録されたコネクションについての処理を実行すべきタイミングまでの時間を、所定の時間間隔で待ち行列を更新することにより測定している。この第5の実施形態においては、待ち行列の更新は、その待ち行列の扱うレートに比例する頻度にて行う。すなわち、扱うレートが大きい待ち行列ほど、頻繁に優先度が更新されるものである。
【0072】
処理要求を待ち行列に登録し、更新していく詳細な方法については、本願と同じ出願人にかかる特願平9ー232725に一例が示されている。この例では、全伝送帯域を等比的に区切って、それぞれに待ち行列を割り当てる場合について説明されている。また、待ち行列の更新に関しては、概略第3の実施形態における動作と同様である。
【0073】
設定されたコネクションは、前述した通り、いずれかの待ち行列のいずれかのステップに登録される。待ち行列管理手段は、待ち行列が扱うレートに応じた所定の時間間隔で、待ち行列に登録されているコネクションの処理を実行するまでの時間を再計算する。そして、この結果に応じて各コネクションを新たに適切なステップに登録し直す。この操作を繰り返し、コネクションが最終的にその待ち行列のトップ(処理待ちステップ)に移動する。コネクションが処理待ちステップに移動すると、そのコネクションは処理要求を送出する。送出された処理要求は、待ち行列管理手段を介して優先度比較手段24に送られる。
【0074】
それぞれの待ち行列から処理要求が発生すると、優先度計数手段23は、待ち行列に登録されているコネクションの数と、所定の重みとに基づいて、待ち行列の優先度への加算値を算出する。
【0075】
優先度計数手段23は、具体的には待ち行列に登録されているコネクションの数を求める。これに重み付けをした値を、優先度への加算値として用いる。ここで、待ち行列の扱う最大レートが大きいほど、重み付けの値を大きく設定する。
【0076】
この第5の実施形態では、優先度計数手段における優先度の更新頻度は、目的とする処理の1サイクル毎に1回行われる。すなわち、一度競合をとる毎に優先度が更新されるものである。
【0077】
待ち行列から処理要求が発生した場合は、その処理要求を送出した待ち行列の優先度の更新頻度に基づくタイミングが到来した時に競合制御を行う。その後、優先度比較手段24における競合制御の動作は第1の実施形態における動作と同様である。また、優先度比較手段24からフィードバックを受けた優先度計数手段23の動作も、第1の実施形態におけると同様である。よって、詳しい説明は省略する。
【0078】
こうして、優先度比較手段における競合制御の結果、いくつかの待ち行列が選出される。選出された待ち行列は、競合制御手段における競合に勝ったものとして、その待ち行列に登録されているコネクションの処理が行われる。
【0079】
以上のように第5の実施形態では、各コネクションはまず、そのコネクションの有するレートに応じて待ち行列に登録される。待ち行列の優先度は、その待ち行列が扱うレートに比例している。したがって、高いレートのコネクションはそれだけ優先度が高くなり、競合に勝つ可能性が大きい。仮に競合の結果負けたとしても、新たに算出される優先度は、レートに比例して増分値も大きい。このため、次の競合制御の際にはそれだけ競合に勝つ可能性が大きくなる。このように優先度がレートに比例しているため、コネクション数が増加して競合が多く発生するようになっても、高いレートのコネクションのスループットが極端に下がることが回避される。
【0080】
この時、各待ち行列に関して重み付けを行っている。このため、レートに応じて区分される複数のコネクションを用いる場合、それらコネクション相互間で不均衡が発生する可能性の少ない競合制御を行うことができる。
【0081】
(6)第6の実施形態の説明
以下、この発明の第6の実施形態について、図1および図6を参照しながら説明する。この第6の実施形態は、第5の実施形態と概略は同様であり、各待ち行列からの処理要求について、優先度の算出方法が異なる。また、この実施形態では、優先度計数手段における優先度の更新頻度は、およそ待ち行列の扱うレートに比例した、いくつかの値をとるものとする。すなわち、扱うレートが大きい待ち行列ほど、頻繁に優先度が更新されるものである。
【0082】
それぞれの待ち行列から処理要求が発生すると、優先度計数手段23は、待ち行列に登録されているコネクションの数と、待ち行列毎に固有に設定されている優先度の更新頻度とに基づいて、待ち行列の優先度への加算値を算出する。
【0083】
優先度計数手段23は、具体的には待ち行列に登録されているコネクションの数を求める。次に、これに重み付けをした値を求める。こうして求められた値を、優先度への加算値として用いる。ここで重み付けのための値は、その待ち行列の扱う最大レートに比例し、待ち行列の更新頻度に反比例する値を用いる。
【0084】
待ち行列から処理要求が発生した場合は、その処理要求を送出した待ち行列の優先度の更新頻度に基づくタイミングが到来した時に競合制御を行う。その後、優先度比較手段24における競合制御の動作は第1の実施形態におけると同様である。また、優先度比較手段24からフィードバックを受けた優先度計数手段23の動作も、第1の実施形態におけると同様である。よって、詳しい説明は省略する。
【0085】
こうして、優先度比較手段における競合制御の結果、いくつかの待ち行列が選出される。選出された待ち行列は、競合制御手段における競合に勝ったものとして、その待ち行列に登録されているコネクションの処理が行われる。
【0086】
以上のように第6の実施形態でも、レートが高いコネクションはそれだけ優先度が高くなり、競合に勝つ可能性が大きい。このため、コネクション数が増加して競合が多く発生するようになっても、高いレートのコネクションのスループットが極端に下がることが回避される。また、優先度の更新頻度を自由に設定できるので、必要な精度に応じて計算量を加減でき、効率化が図れる。
【0087】
そして、各待ち行列に関して重み付けを行っているため、待ち行列相互間で不均衡が発生する可能性の少ない競合制御を行うことができる。
【0088】
さらに、レート別に設定された待ち行列のそれぞれについて、優先度の更新頻度を固有に設定できる。このため、特定のレートのコネクションを大量に扱う場合には調整が可能となる。よって、システムとしての汎用性が増大し、さまざまなバリエーションを実現することが容易になる。
【0089】
(7)第7の実施形態の説明
以下、この発明の第7の実施形態について、図1および図7を参照しながら説明する。この第7の実施形態は、第6の実施形態と概略は同様であり、新たに優先度更新制御手段81が設けられている。この優先度更新制御手段81は、多重化されたタイミングで、優先度計数手段に更新タイミングを指示するものである。
【0090】
第6の実施形態において説明したように、レート別待ち行列には、それぞれ固有の更新頻度が割り当てられている。優先度更新制御手段81は、それぞれの待ち行列の更新タイミングのパターンを作成する。そして、このパターンにしたがって、それぞれの待ち行列の更新タイミングを優先度計数手段23に通知する。
【0091】
たとえば、レート別の待ち行列として、レートを2倍ごとに区分した場合について以下に説明する。この場合、最も大きいレート範囲のコネクションが登録される待ち行列、たとえば待ち行列621は、目的とする処理のサイクルと同期して、そのサイクルの毎回、優先度を更新される。
【0092】
次に、待ち行列621の1/2のレート範囲のコネクションが登録される待ち行列、たとえば待ち行列622は、目的とする処理のサイクルの2回に1回の頻度で優先度を更新される。待ち行列621の1/4のレート範囲のコネクションが登録される待ち行列は、目的とする処理のサイクルの4回に1回の頻度で優先度を更新される。以下、同様にして各待ち行列の更新頻度が定められる。
【0093】
以下、簡単のために、最も大きいレート範囲のコネクションが登録される待ち行列をQ0、その1/2のレート範囲のコネクションが登録される待ち行列をQ1、1/4のレート範囲のコネクションが登録される待ち行列をQ2・・・と称する。
【0094】
こうして、それぞれの待ち行列に関して、どのタイミングで優先度を更新するかのパターンが作られる。その上で、それぞれの待ち行列の処理を多重化する。具体的には、Q0の処理はそのまま行い、Q1以下を多重化して処理するようにする。この結果、Q1以下の処理量はQ0の処理量と同じか、それ以下に収まる。これを、図8を用いて説明する。
【0095】
まず図8(a)には、目的とする処理の処理サイクルが示されている。前述した通り、Q0の優先度更新処理は多重化せず、そのまま実行する。すなわちQ0に関しては、目的とする処理のサイクル毎に処理が行われる(図8(b))。そして、Q1以下の待ち行列の優先度更新処理が、図8(c)に示すように多重化される。
【0096】
まずQ1は、処理サイクルの1サイクルおきにタイミングを割り当てられる。次にQ2は、空いているタイミングの1つおきに、すなわち処理サイクルの4サイクルおきに、タイミングを割り当てられる。次にQ3は、空いているタイミングの1つおきに、すなわち処理サイクルの8サイクルおきにタイミングを割り当てられる。Q4以下の待ち行列も同様に、空いているタイミングの一つおきにタイミングを割り当てられる。
【0097】
以上のように、Q1以下の優先度更新処理を多重する。この結果、図8(c)に示すように、Q1以下の優先度更新処理の処理量は、Q0の優先度更新処理の処理量と同じか、それ以下に収まる。このように、待ち行列それぞれの優先度について、それぞれの更新頻度の組み合わせから更新タイミングをパターン化する。このパターンにしたがって優先度の更新処理を行うことにより、優先度の計数処理、また比較処理を多重化することができる。このように、処理の簡略化、効率化を図ることができる。
【0098】
以上では、それぞれの待ち行列の扱うレートを2倍ごとに設定した場合について説明した。それぞれの待ち行列のレートがn倍ごとに設定されている場合も同様である。すなわち、優先度の更新をすべての処理サイクル毎に行う待ち行列Q0と、その1/nの頻度で行うQnとに分け、Qnの優先度更新処理を多重化する。
【0099】
この実施形態のように優先度の更新処理をパターン化する方法は、同一のレートの待ち行列を複数設定するような場合にも有効である。さらに、レート別の待ち行列を設けるのでなく、更新頻度別の待ち行列を設定する場合にも、このようなパターン化は有効である。この場合は、逆にあらかじめ優先度更新タイミングのパターンを作成しておき、結果として得られた優先度更新頻度をそれぞれの待ち行列に割り振れば良い。
【0100】
【発明の効果】
以上説明したように、ATM網においてコネクション数が増加して競合が多く発生するようになっても、各種の処理を効率的に行うことのできる競合制御回路を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の概要を示すブロック図である。
【図2】この発明の第1、第2の実施形態を説明するブロック図である。
【図3】第1の実施形態における、優先度への加算値の例である。
【図4】第2の実施形態における、優先度への加算値の例である。
【図5】この発明の第3、第4の実施形態を説明するブロック図である。
【図6】この発明の第5、第6の実施形態を説明するブロック図である。
【図7】この発明の第7の実施形態を説明するブロック図である。
【図8】待ち行列の優先頻度の更新処理の一例を示すチャートである。
【符号の説明】
10・・・伝送路
20・・・コネクション
21・・・管理手段
22・・・競合制御手段
23・・・優先度計数手段
24・・・優先度比較手段
25・・・処理手段
Claims (14)
- 伝送路に設定される複数のコネクションが発生する処理要求の競合制御を行う競合制御回路において、
前記複数のコネクションが接続され、これらのコネクションが発する前記処理要求を検出する管理手段と、
前記管理手段に接続され、前記処理要求の各々について、前記コネクションのレートの値を加算して優先度を算出する優先度計数手段と、
前記優先度計数手段に接続され、前記処理要求の各々についての優先度を比較して競合制御を行い、処理すべき処理要求を選出する優先度比較手段とを有し、
前記優先度計数手段は、前記コネクションに関する処理要求が前記優先度比較手段における競合に敗けた場合には、その処理要求の優先度に、前記コネクションのレートの値を加算して前記優先度比較手段へ再送するものであることを特徴とする競合制御回路。 - 請求項1記載の競合制御回路であって、
前記優先度計数手段は、前記処理要求の各々について、前記コネクションのレートの値を前記コネクションの優先度の更新頻度で除算してから加算して優先度を算出することを特徴とする競合制御回路。 - 伝送路に設定される複数のコネクションが発生する処理要求の競合制御を行う競合制御回路において、
前記複数のコネクションが接続され、これらのコネクションが発する前記処理要求を検出する管理手段と、
前記管理手段に接続され、前記処理要求の各々について、レートの値を所定の段階に分けておき、前記コネクションのレートが含まれる段階の最小レートの値を加算して優先度を算出する優先度計数手段と、
前記優先度計数手段に接続され、前記処理要求の各々についての優先度を比較して競合制御を行い、処理すべき処理要求を選出する優先度比較手段とを有し、
前記優先度計数手段は、前記コネクションに関する処理要求が前記優先度比較手段における競合に敗けた場合には、その処理要求の優先度に、前記最小レートの値を加算して前記優先度比較手段へ再送するものであることを特徴とする競合制御回路。 - 請求項3記載の競合制御回路であって、
前記優先度計数手段は、前記処理要求の各々について、前記最小レートの値を前記コネクションの優先度の更新頻度で除算してから加算して優先度を算出することを特徴とする競合制御回路。 - 請求項2または4記載の競合制御回路であって、
前記優先度比較手段は、前記コネクションの優先度の更新頻度にもとづくタイミングで競合制御を行うことを特徴とする競合制御回路。 - 伝送路に設定される複数のコネクションに関する処理の競合制御を行う競合制御回路において、
前記複数のコネクションが接続され、これらのコネクションを優先度の更新頻度別に複数の待ち行列のいずれかに登録する待ち行列登録手段と、
前記複数の待ち行列に対して設けられ、前記待ち行列が発する処理要求を検出する、複数の待ち行列管理手段と、
前記待ち行列管理手段に接続され、前記処理要求の各々について、前記待ち行列に登録されているコネクションのレートの総和を前記コネクションの優先度の更新頻度で除算してから加算して優先度を算出する優先度計数手段と、
前記優先度計数手段に接続され、前記処理要求の各々についての優先度を比較して競合制御を行い、処理すべき処理要求を選出する優先度比較手段とを有し、
前記優先度計数手段は、前記待ち行列が発する処理要求が前記優先度比較手段における競合に敗けた場合には、その処理要求の優先度に、前記待ち行列に登録されているコネクションのレートの総和を前記更新頻度で除算してから加算して前記優先度比較手段へ再送するものであることを特徴とする競合制御回路。 - 伝送路に設定される複数のコネクションに関する処理の競合制御を行う競合制御回路において、
前記複数のコネクションが接続され、これらのコネクションを優先度の更新頻度別に複数の待ち行列のいずれかに登録する待ち行列登録手段と、
前記複数の待ち行列に対して設けられ、前記待ち行列が発する処理要求を検出する、複数の待ち行列管理手段と、
前記待ち行列管理手段に接続され、前記処理要求の各々について、レートの総和を所定の段階に分けておき、前記待ち行列に登録されているコネクションのレートの総和が含まれる段階の最小のレートの総和を前記コネクションの優先度の更新頻度で除算してから加算して優先度を算出する優先度計数手段と、
前記優先度計数手段に接続され、前記処理要求の各々についての優先度を比較して競合制御を行い、処理すべき処理要求を選出する優先度比較手段とを有し、
前記優先度計数手段は、前記待ち行列が発する処理要求が前記優先度比較手段における競合に敗けた場合には、その処理要求の優先度に、前記最小のレートの総和を前記更新頻度で除算してから加算して前記優先度比較手段へ再送するものであることを特徴とする競合制御回路。 - 伝送路に設定される複数のコネクションに関する処理の競合制御を行う競合制御回路において、
前記複数のコネクションが接続され、これらのコネクションを優先度の更新頻度別に複数の待ち行列のいずれかに登録する待ち行列登録手段と、
前記複数の待ち行列に対して設けられ、前記待ち行列が発する処理要求を検出する、複数の待ち行列管理手段と、
前記待ち行列管理手段に接続され、前記処理要求の各々について、前記待ち行列に登録されているコネクション数を前記コネクションの優先度の更新頻度で除算してから加算して優先度を算出する優先度計数手段と、
前記優先度計数手段に接続され、前記処理要求の各々についての優先度を比較して競合制御を行い、処理すべき処理要求を選出する優先度比較手段とを有し、
前記優先度計数手段は、前記待ち行列が発する処理要求が前記優先度比較手段における競合に敗けた場合には、その処理要求の優先度に、前記待ち行列に登録されているコネクション数を前記更新頻度で除算してから加算して前記優先度比較手段へ再送するものであることを特徴とする競合制御回路。 - 請求項6、7または8記載の競合制御回路であって、
前記優先度比較手段は、前記待ち行列の優先度の更新頻度にもとづくタイミングで競合制御を行うことを特徴とする競合制御回路。 - 伝送路に設定される複数のコネクションに関する処理の競合制御を行う競合制御回路において、
前記複数のコネクションが接続され、これらのコネクションをレート別に複数の待ち行列のいずれかに登録する待ち行列登録手段と、
前記複数の待ち行列に対して設けられ、前記待ち行列が発する処理要求を検出する、複数の待ち行列管理手段と、
前記待ち行列管理手段に接続され、前記処理要求の各々について、前記待ち行列に登録されているコネクション数に所定の重み付けをした値を加算して優先度を算出する優先度計数手段と、
前記優先度計数手段に接続され、前記処理要求の各々についての優先度を比較して競合制御を行い、処理すべき処理要求を選出する優先度比較手段とを有し、
前記優先度計数手段は、前記優先度比較手段における競合に敗けた場合には、その処理要求の優先度に、前記コネクションのレートの値を加算して前記優先度比較手段へ再送するものであることを特徴とする競合制御回路。 - 伝送路に設定される複数のコネクションに関する処理の競合制御を行う競合制御回路において、
前記複数のコネクションが接続され、これらのコネクションをレート別に複数の待ち行列のいずれかに登録する待ち行列登録手段と、
前記複数の待ち行列に対して設けられ、前記待ち行列が発する処理要求を検出する、複数の待ち行列管理手段と、
前記待ち行列管理手段に接続され、前記処理要求の各々について、前記待ち行列に登録されているコネクション数に所定の重み付けをした値を加算して優先度を算出する優先度計数手段と、
前記優先度計数手段に接続され、前記処理要求の各々についての優先度を比較して競合制御を行い、処理すべき処理要求を選出する優先度比較手段とを有し、
前記優先度計数手段は、前記優先度比較手段における競合に敗けた場合には、その処理要求の優先度に、レートの値を所定の段階に分けておき、前記コネクションのレートが含まれる段階の最小レートの値を加算して前記優先度比較手段へ再送するものであることを特徴とする競合制御回路。 - 請求項10または11記載の競合制御回路であって、
前記優先度計数手段は、目的とする処理の1サイクル毎に優先度を更新することを特徴とする競合制御回路。 - 請求項12記載の競合制御回路であって、
前記重み付け値は、前記待ち行列に登録されている前記コネクションの数と、前記待ち行列毎に固有に設定されている優先度の更新頻度とに応じて定められることを特徴とする競合制御回路。 - 請求項13記載の競合制御回路であって、
前記優先度比較手段は、前記待ち行列の扱うレートに比例したタイミングで優先度を更新することを特徴とする競合制御回路。
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