JP3680015B2

JP3680015B2 - 情報処理装置

Info

Publication number: JP3680015B2
Application number: JP2001259522A
Authority: JP
Inventors: 宏早川; 啓示大久保; 秀昭山中
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-08-29
Filing date: 2001-08-29
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2021-08-29
Also published as: JP2003069636A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多種入力量変化型複数段共通ＦＩＦＯ処理機構の輻輳制御に係り、データ流の種類間の公平性を保ち、更にデータ流の瞬間的流量増大への耐性を増す技術に関する。主に、情報通信ネットワーク分野等への応用に適する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、量が処理量に対して時間変化するデータ流を多段のＦＩＦＯ（先入れ先出し）バッファ（キュー）で処理する装置群の例を示している。この図は、単種類のデータを処理する場合であって、注目装置（共通キュー）６１から下流装置６２への流量は一定とする。また、データ流量が、保証されている処理量を超過した場合には、キューあふれによりデータが廃棄される。
【０００３】
次に、多種類のデータを処理する場合について説明する。多種類のデータ入力に対して、共通型のキューで各種類間の公平性を保つには、下流装置における流量を種類毎に監視し、種類間干渉がおこる注目装置のキューの前で廃棄処理することが有効である。種類間の公平性は、例えば、種類毎の最低流量保証、あるいは種類毎の最大流量保証などにより担保される。
【０００４】
これを実現する方法としては、例えば、下流装置に種類毎キューを設けて、ＷＲＲ（ＷｅｉｇｈｔｅｄＲｏｕｎｄＲｏｂｉｎ）法などが考えられる。その例を、図７に示す。
【０００５】
この例では、キューの閾値に対する未超過／超過の判定に基づいて、データの廃棄／非廃棄の制御を行っている。図は、注目装置７１のキュー７６（以後、下流段の種類毎キューと区別するために「共通キュー」という。）と下流装置７２の種類毎のキュー７７，７８からなる処理系全体として、種類Ａ、Ｂそれぞれに同量の保証されるべきデータ処理量（最低保証流量）に対して、Ａは規定超過の状態で、Ｂは規定以内の状態で、共通キューにデータが流入している。そして、共通キューの流出量に対して流入量の方が多いと、やがて共通キューはあふれ、種類ＡとＢのデータが無差別に廃棄され、Ｂの最低流量が保証されなくなってしまう。尚、この例では、種類毎キュー７７，７８があふれることについて、注目装置７１では関与しない。
【０００６】
そこで、この共通キューあふれを防ぐために、種類Ａのデータについて、下流段で種類毎キュー廃棄閾値を超えていたら、共通キューに入る前の廃棄部３３で選択的にデータを廃棄し、流量を調節することが考えられる。
【０００７】
しかし、ここで種類Ａのデータを廃棄しすぎると、今度は逆に種類Ａの最低流量が保証できなくなってしまう。したがって、実際の廃棄制御は、データの流量、キュー長、及び閾値を要素とする微妙な制御が必要となる。
【０００８】
従来技術として、「ＡＴＭ網バッファ閾値制御システム」（特開平６−２４４８５８）に、「低品質クラスのセルの割合に応じて閾値を小さくする」の記載がある。しかし、多段の処理機構すなわち下流側からの輻輳通知を含めた系については、触れていない。また、低品質クラスのみを対象としており、また、その割合に基づいて処理している点において、必ずしも十分とは言えない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した従来技術の欠点を除くためになされたものであって、その目的とするところは、種類毎輻輳通知する共通キュー型多段処理機構で、データ流の種類間の公平性（最低流量保証、最大流量保証など）を保つ方法を提供することである。
【００１０】
また、データ流の瞬間的流量増大への耐性を増す方法を提供することである。
【００１１】
さらに、上述の２つの要求を同時に解決することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る情報処理装置は、
流入量が処理量に対して時間変化するデータ流を多段のキューで処理する系に用いられる情報処理装置であって、
共通キューを有し、
下流段における流量をデータ種類毎に監視し、共通キューの前でデータ流の廃棄処理する機能を備え、
この廃棄処理に用いる廃棄閾値が可変であり、データ種類間の公平性を要求される場合に、廃棄閾値を小さくすることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る情報処理装置は、
流入量が処理量に対して時間変化するデータ流を多段のキューで処理する系に用いられる情報処理装置であって、
共通キューを有し、
下流段における流量をデータ種類毎に監視し、共通キューの前でデータ流の廃棄処理する機能を備え、
この廃棄処理に用いる廃棄閾値が可変であり、瞬間的流量増大への耐性が要求される場合に、廃棄閾値を大きくすることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る情報処理装置は、
流入量が処理量に対して時間変化するデータ流を多段のキューで処理する系に用いられる情報処理装置であって、
共通キューを有し、
下流段における流量をデータ種類毎に監視し、共通キューの前でデータ流の廃棄処理する機能を備え、
この廃棄処理に用いる廃棄閾値が可変であり、廃棄閾値をキュー内データ数に応じて動的に制御することを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る情報処理装置は、
キュー内データ数が少くなったときに、上記廃棄閾値を大きくし、キュー内データ数が多くなったときに、上記廃棄閾値を徐々に小さくすることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る情報処理装置は、
キュー内データ数が多くなったときに小さくした上記廃棄閾値を、キュー内セル数が小さくなった後、所定の処理数が完了するまで小さく保持することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
量が処理量に対して時間変化するデータ流を多段のＦＩＦＯ（先入れ先出し）バッファ（キュー）で処理する系に関し、下流段における流量を種類毎に監視して共通キューの前で廃棄処理する場合において、この廃棄制御を行うキューの廃棄閾値が可変な情報処理装置について説明する。特に、廃棄制御において種類間の公平性を保つために廃棄閾値を小さくする場合について説明する。尚、量が処理量に対して時間変化するデータ流とは、ＦＩＦＯの出口では単位時間当たりの処理量が一定（セル数、ビット数等）であるのに対して、入口では単位時間当たりに０からその一定処理量以上のデータ流が到着することを意味する。
【００１８】
図１は、実施の形態１における種類毎輻輳通知する共通キュー型多段処理機構での輻輳制御における廃棄閾値設定の例を示す図である。
１１は、本発明の対象である共通キュー型処理装置（以下、「本装置」と略す。）である。この図で、本装置１１から流出するデータ流の流出量は一定であるが、流入量は時間変化する。また、データ流の種類は、ここでは２種類の場合を示すが、一般的には複数である。
【００１９】
本装置１１は、これらのデータを共通型のＦＩＦＯバッファ（キュー）１６に格納する。更に、本装置１１は、下流側に位置する装置１２の種類毎の輻輳状況を監視する機能、本装置１１のキュー１６の輻輳状況を監視する機能、及び監視結果に基づいてキューの前の廃棄部１３で種類毎にデータ流を廃棄処理する機能を有している。
尚、図１では、本装置１１の上流側及び下流側にそれぞれ１台の装置が接続されている状況を示しているが、一般的には一つの共通キューに複数の上流側装置が接続する場合や、複数の共通キューを有してそれぞれに対応する下流側装置が１つづつ接続する場合がある。
【００２０】
１２は、本装置１１の下流側に位置する処理装置（以下、「下流装置」と略す）である。下流装置１２には、データ流の種類毎にキュー１７，１８があり、それぞれのデータ流の輻輳状況を把握できるように構成されている。
【００２１】
この例では、「輻輳状況」を、下流装置１２の各キュー毎１７，１８に設定できる輻輳閾値ＬＡ、ＬＢの未超過／超過により判定する。本装置１１は、下流装置１２から輻輳通知を受信する。
【００２２】
本装置１１は、廃棄閾値Ｑを可変にすることにより、様々な下流装置のキュー構成、データ流の種類及び流量に対応して公平な処理を実現することができる。
【００２３】
本実施の形態では、特に、種類間の公平性を保つために廃棄閾値を小さくする。図２は、種類毎輻輳通知する共通キュー型多段処理機構での輻輳制御において廃棄閾値を小さく設定する例を示す図である。
【００２４】
これは、輻輳通知による帰還制御を安定させるためである。例えば、Ｑの値が大きすぎると、輻輳通知による選択的廃棄機能が働く前に共通キューに種類Ａが大量に到着して種類Ｂと共に廃棄される。そのため、種類Ｂの最低流量保証ができなくなる場合などが考えられる。
廃棄閾値Ｑは、流量、キュー長、輻輳閾値を要素として適当に定める。
【００２５】
これによりデータ流の種類毎の公平性が実現して、流量保証が可能となる。
【００２６】
実施の形態２．
本実施の形態では、瞬間的流量増大への耐性を増すために、廃棄閾値を大きくする情報処理装置について説明する。
【００２７】
図３は、種類毎輻輳通知する共通キュー型多段処理機構での輻輳制御において廃棄閾値を大きく設定する例を示す図である。
これにより、データ流が一時的に増大したときに、本装置の廃棄部３３での廃棄を防ぐことができる。例えば、Ｑの値が小さすぎると、ある一定以上の期間での流量を保証し、更に一定期間内での流量の変動を許容したい場合に、下流装置の輻輳閾値が小さければ瞬間的に増大したデータ流が廃棄されてしまう。
廃棄閾値Ｑは、流量、キュー長、輻輳閾値を要素として適当に定める。
【００２８】
これにより、データ流の瞬間的増大に対する耐性を増すことができる。
【００２９】
実施の形態３．
本実施の形態では、瞬間的流量増大に耐えるために廃棄閾値を流量等により時間的に適当な値に制御する例を説明する。
【００３０】
上述の説明のように、種類毎輻輳通知する共通キュー型多段処理機構では、次の２つのことが言える。データ流の種類間の公平性を保つためには、廃棄閾値Ｑを小さくすることが有効であり、データ流の瞬間的流量増大への耐性を増すためには廃棄閾値Ｑを大きくすることが有効である。
これら、廃棄閾値Ｑに対してこの相反する要求を同時に解決するためには、廃棄閾値Ｑをキュー内データ数に応じて、大きくしたり小さくしたりすることが有効である。
【００３１】
実施の形態４．
本実施の形態では、データ流の種類間の公平性を保ちつつ、瞬間的流量増大に耐えるために、廃棄閾値を流量等により制御する具体的方法について説明する。
【００３２】
図４は、実施の形態４における廃棄閾値制御の状態遷移を示す図である。図中、Ｑは、廃棄閾値、Ｈは、廃棄閾上限値、Ｌは、廃棄閾下限値、ｎは、キュー内セル数を表している。キュー内セル数とは、共通キュー内のセル数のことである。非廃棄状態４１では、廃棄閾値Ｑに廃棄閾上限値Ｈを設定する。一方、廃棄状態４２では、廃棄閾値Ｑに廃棄閾下限値Ｌを設定する。
【００３３】
ｎ＞＝Ｈとなったとき（キュー内セル数が廃棄閾上限値以上になったとき）に、非廃棄状態から廃棄状態に遷移する。一方、ｎ＜Ｌとなったとき（キュー内セル数が廃棄閾下限値未満になったとき）に、廃棄状態から非廃棄状態に遷移する。
【００３４】
このようにして、キュー内データ数が少ないとき（種類間の公平性が保たれるとき）には、廃棄閾値を大きくして瞬間的流量増大に備える。一方、瞬間的流量増大などによりキュー内データ数が大きくなったとき（種類間の公平性が保たれない可能性があるとき）は、廃棄閾値を徐々に小さくして種類間の公平性を保ち、その後安定したときに、再び廃棄閾値を大きくする。
【００３５】
これにより、データ流の種類間の公平性を保ちつつ、瞬間的流量増大に耐える性能が飛躍的に改善する．
【００３６】
実施の形態５．
本実施の形態では、データ流の種類間の公平性を保ちつつ、瞬間的流量増大に耐えるために、廃棄閾値を流量等により制御する高性能な具体的方法について説明する。
【００３７】
実施の形態４で、ひとたびキュー内データ数が大きくなった場合に、廃棄閾値を小さくしてからすぐに大きくすると、キュー内セル数が振動する現象が理論的に推測される。このような種類間の公平性を保てない振動現象を防止するために、データの処理数を状態変数として、廃棄／非廃棄の判定に用いる。
【００３８】
図５は、実施の形態５における廃棄閾値制御の状態遷移を示す図である。図中、ｃは、カウンタ値、Ｃは、カウンタ終了値を示している。Ｑ、Ｈ、Ｌ、ｎは、それぞれ図４と同じものを示している。
【００３９】
非廃棄状態５１では、廃棄閾値Ｑに廃棄閾上限値Ｈを設定し、カウンタ値ｃに０を設定する。廃棄状態５２では、廃棄閾値Ｑに廃棄閾下限値Ｌを設定し、カウンタ値ｃはそのままとする。また計数状態５３では、廃棄閾値Ｑに廃棄閾下限値Ｌを設定し、カウンタ値ｃを１加算する。
【００４０】
ｎ＞＝Ｈになったとき（キュー内セル数が廃棄閾上限値以上になったとき）に、非廃棄状態から廃棄状態に遷移する。また、ｎ＜Ｌになったとき（キュー内セル数が廃棄閾下限値未満になったとき）に、廃棄状態から計数状態に遷移する。そして、ｃ＞Ｃになったとき（ある一定時間経過後）に、計数状態から非廃棄状態に遷移する。
このようにして、キュー内セル数が小さくなってから所定の処理数が完了するまでは、廃棄閾値を小さく保持する。
【００４１】
【発明の効果】
本発明においては、データ流の種類毎の公平性が実現して、流量保証が可能となる。
【００４２】
また、データ流の瞬間的増大に対する耐性が増すことができる。
【００４３】
また、データ流の種類毎の公平性と、データ流の瞬間的増大に対する耐性とを同時に解決することができる。
【００４４】
また、キュー内セル数が振動する現象を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１における種類毎輻輳通知する共通キュー型多段処理機構での輻輳制御における廃棄閾値設定の例を示す図である。
【図２】種類毎輻輳通知する共通キュー型多段処理機構での輻輳制御において廃棄閾値を小さく設定する例を示す図である。
【図３】種類毎輻輳通知する共通キュー型多段処理機構での輻輳制御において廃棄閾値を大きく設定する例を示す図である。
【図４】実施の形態４における廃棄閾値制御の状態遷移を示す図である。
【図５】実施の形態５における廃棄閾値制御の状態遷移を示す図である。
【図６】従来技術における多段のＦＩＦＯ（先入れ先出し）バッファ（キュー）でデータ流を処理する装置群の例を示す図である。
【図７】下流装置における流量を種類毎に監視し、種類間干渉がおこる注目装置のキューの前で廃棄処理する例を示す図である。
【符号の説明】
１１本装置、１２下流装置、１３廃棄部、１６共通キュー、１７種類Ａ用種類毎キュー、１８種類Ｂ用種類毎キュー、２１本装置、２２下流装置、２３廃棄部、３１本装置、３２下流装置、３３廃棄部、４１非廃棄状態、４２廃棄状態、５１非廃棄状態、５２廃棄状態、５３計数状態、６１従来装置、６２下流装置、６３廃棄部、７１従来装置、７２下流装置、７３廃棄部、７６共通キュー、７７種類Ａ用種類毎キュー、７８種類Ｂ用種類毎キュー。

Claims

流入量が処理量に対して時間変化するデータ流を多段のキューで処理する系に用いられる情報処理装置であって、
上流段に共通キューを有し、
下流段における流量をデータ種類毎に監視し、上記データ種類毎に流量を監視した結果に基づいて、共通キューの前でデータ種類毎にデータ流の廃棄処理をする機能を備え、
この廃棄処理に用いる廃棄閾値が可変であり、データ種類毎の最低流量と最大流量との少なくともいずれか一方の流量を保証する公平性を要求される場合に、廃棄閾値を小さく設定しておき、上記データ種類毎に流量を監視した結果輻輳状況を示しているデータ種類のデータ流の廃棄処理をして、上記輻輳状況のデータ種類とは別のデータ種類の最低流量と最大流量との少なくともいずれか一方の流量を保証する
ことを特徴とする情報処理装置。
流入量が処理量に対して時間変化するデータ流を多段のキューで処理する系に用いられる情報処理装置であって、
上流段に共通キューを有し、
下流段における流量をデータ種類毎に監視し、上記データ種類毎に流量を監視した結果に基づいて、共通キューの前でデータ種類毎にデータ流の廃棄処理をする機能を備え、
この廃棄処理に用いる廃棄閾値が可変であり、瞬間的流量増大への耐性が要求される場合に、廃棄閾値を大きく設定しておき、データ流の廃棄処理をすることを防ぐ
ことを特徴とする情報処理装置。
流入量が処理量に対して時間変化するデータ流を多段のキューで処理する系に用いられる情報処理装置であって、
上流段に共通キューを有し、
下流段における流量をデータ種類毎に監視し、上記データ種類毎に流量を監視した結果に基づいて、共通キューの前でデータ種類毎にデータ流の廃棄処理をする機能を備え、
この廃棄処理に用いる廃棄閾値が可変であり、データ種類毎の最低流量と最大流量との少なくともいずれか一方の流量を保証する公平性を要求される場合に廃棄閾値を小さく設定することと、瞬間的流量増大への耐性が要求される場合に廃棄閾値を大きく設定することとの相反する要求を解決するため、廃棄閾値の設定を、共通キュー内データ数に応じて動的に制御する
ことを特徴とする情報処理装置。
キュー内データ数が少くなったときに、上記廃棄閾値を大きくし、キュー内データ数が多くなったときに、上記廃棄閾値を徐々に小さくすることを特徴とする請求項３記載の情報処理装置。
キュー内データ数が多くなったときに小さくした上記廃棄閾値を、キュー内セル数が小さくなった後、所定の処理数が完了するまで小さく保持することを特徴とする請求項４記載の情報処理装置。