JP3680015B2 - 情報処理装置 - Google Patents
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Description
【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(Weighted Round Robin)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 (5)
- 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。
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