在数据网络中处理数据的网络设备和方法技术

本发明专利技术公开的一种在数据网络中处理数据的网络设备，包括：多个端口，从数据网络中接收数据并通过输出口将已处理的数据发送给所述数据网络；控制器接口，与外部控制器进行通信；存储器管理单元，与所述网络设备外部的存储器通信并对其进行控制，向所述存储器存储数据以及从所述存储器重新获取数据；计量单元，与所述多个端口、所述控制器接口和所述存储器管理单元通讯，控制将发往所述输出口的已处理数据流；其中，所述计量单元进一步包括可编程寄存器，与所述控制器接口通讯，所述可编程寄存器可由通过所述外部控制器经由所述控制器接口发来的控制信号进行编程，使得所有的已处理数据流可由所述外部控制器进行控制。

【技术实现步骤摘要】
在数据网络中处理数据的网络设备和方法
本专利技术涉及在网络内处理数据的网络设备，更具体地，本专利技术涉及一种控制通过能提高处理速度和扩展性的网络设备的数据流的方法。
技术介绍
一个网络可包括一个或多个网络设备，例如以太网交换机，每个交换机包括几个模块，用于处理经过该设备传输的信息。具体来说，该设备可包括端口界面模块，用于发送和接收网络中的数据；存储器管理单元(MMU)，用于储存数据直到被传输或进一步处理；以及解析模块(resolution module)，该模块允许根据指令检查和处理数据。所述决定模块具有交换功能，用于确定应该控制哪个目的端口的数据。网络设备上的某一端口可以是CPU端口，使设备能够向外部交换机/路由控制实体或CPU发送信息以及从其接收信息。多数网络设备以以太网交换机方式工作，数据包从多个端口进入该设备，并对该数据包执行交换和其它处理。其后，数据包通过MMU传输给一个或多个目的端口。MMU实现在不同的端口间共享包缓存器，同时为每个输入口、输出口和服务队列级别提供资源保证。根据目前的交换系统架构，每个输入口有相关的8个级别的服务队列。为了确保经过该端口和队列的带宽，该设备包括有调度器，对服务队列级别提供仲裁以确保最小和最大带宽。能确保每个端口的相关队列的带宽的一个实现方案是为每个队列的端口分配总带宽的一个固定部分。这样的话，与具有高优先级的服务级相关的队列分配到的带宽将比与低优先级服务相关的队列分配到的带宽要大。然后，所述调度器以例如循环复用的方式处理每个队列内的数据包。然而，这种实现方案不够灵活。例如，当一个队列为空闲时，分配给该队-->列的带宽未被使用，尽管另一个队列需要比分配给它的量更多的带宽。这样的话，在超出其分配的带宽的队列中，数据包会丢失，而空闲队列的带宽仍未被使用。因此，急需要对计量和调度方法进行改进，以实现以要求的速度处理数据，并提供需要的灵活性以利用网络设备的所有资源。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供一种在数据网络中处理数据的网络设备，所述网络设备包括：多个端口，从数据网络中接收数据并通过输出口将已处理的数据发送给所述数据网络；控制器接口，与外部控制器进行通信；存储器管理单元，与所述网络设备外部的存储器通信并对其进行控制，向所述存储器存储数据以及从所述存储器重新获取数据；计量单元，与所述多个端口、所述控制器接口和所述存储器管理单元通讯，控制将发往所述输出口的已处理数据流；其中，所述计量单元进一步包括可编程寄存器，与所述控制器接口通讯，所述可编程寄存器可由通过所述外部控制器经由所述控制器接口发来的控制信号进行编程，使得所有的已处理数据流可由所述外部控制器进行控制。优选地，所述可编程寄存器包括8个可编程寄存器。优选地，所述计量单元根据颜色标记所述已处理数据的数据包，以基于所述控制器的信号控制所述已处理数据流。优选地，所述计量单元确定输入包的颜色并基于输入包内的值设置输出包的颜色。优选地，所述计量单元控制经由一系列漏斗桶的数据流，并基于数据包标记的颜色递减漏斗桶。优选地，所述递减量可通过所述数据包的大小来确定。优选地，所述一系列漏斗桶中的多个漏斗桶为至少512K的漏斗桶。根据本专利技术的一个方面，提供一种在网络设备中处理数据的方法，所述方-->法包括如下步骤：接收从外部控制器通过控制器接口发送来的控制器信号；基于所述已接收的控制器信号，对计量单元中的可编程寄存器进行编程；从多个端口中的一个端口接收数据；由所述网络设备外部的存储器中的存储器管理单元将所述接收的数据存储；确定所述接收的数据的属性，以及为所述接收的数据确定输出口；从所述存储器中重新获取所述接收的数据并修改所述接收的数据，如果需要，基于所述确定的属性生成已处理的数据；根据所述计量单元的指示，通过所述输出口发送所述已处理的数据；其中所述计量单元的所述可编程寄存器确定传送到所述输出口的已处理数据流的所有特征。优选地，所述编程步骤包括：基于所述接收的控制器信号对8个可编程寄存器进行编程。优选地，所述方法进一步包括：依据颜色标记所述已处理数据的数据包，以基于所述控制器信号控制所述已处理的数据流。优选地，所述方法进一步包括：确定输入包的颜色，并基于输入包内的值设置输出包的颜色。优选地，所述方法进一步包括：控制经由一系列漏斗桶的数据流，并基于数据包标记的颜色递减漏斗桶。优选地，所述递减量可通过数据包的大小来去确定。优选地，所述控制数据流包括：控制经由一系列至少512K的漏斗桶的数据流。根据本专利技术的一个方面，提供一种处理数据的网络设备，所述网络设备包括：接收从外部控制器通过控制器接口发送来的控制器信号的接收装置；基于所述已接收的控制器信号对计量单元中的可编程寄存器进行编程的编程装置；-->通过输出口接收数据以及发送已处理数据的端口装置；由所述网络设备外部的存储器内的存储器管理单元将从分析装置接收的数据存储其中并从其中重新获取数据的存储器装置；基于已确定的属性修改重新获取的、存储的数据以生成已处理数据的修改装置；其中所述可编程寄存器确定传送到所述输出口的已处理数据流的所有特征。优选地，所述编程装置包括基于所述接收的控制器信号对8个可编程寄存器进行编程的装置。优选地，所述设备进一步包括依据颜色对所述已处理数据的数据包进行标记以便基于所述控制器信号对所述已处理数据流进行控制的标记装置。优选地，所述设备进一步包括确定输入包颜色并基于输入包内的值设置输出包颜色的确定装置。优选地，所述设备进一步包括控制经由一系列漏斗桶的数据流的装置以及基于数据包已标记的颜色递减漏斗桶的装置。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是根据本专利技术一个实施例的网络设备的示意图；图2是根据本专利技术一个实施例使用网络设备的端口进行通信的示意图；图3a是网络设备使用的位于网络设备外部的共享存储器的结构示意图；图3b是图3a中共享存储器结构的单元缓冲池的示意图；图4是由存储器管理单元用于资源分配限制以确保对资源的公平访问的缓存器管理机构的示意图；图5是根据本专利技术某些实施例的2级分析器的示意图；图6是根据本专利技术某些实施例的与互连端口一起使用的另一分析器的示意图；图7是根据本专利技术某些实施例的结果匹配器的示意图；-->图8是用于本专利技术的输出口仲裁器的配置示意图；图9是根据本专利技术某些实施例的最小和最大带宽计量机构的实现示意图；图10a是流ID到桶的映射的示意图；图10b是普通计量桶的示意图；图10c是使用时间戳方法的计量桶的示意图；图11是根据本专利技术一个实施例的当前时间戳计算结果与令牌计数字段的对比图。具体实施方式图1所示为实现本专利技术一个实施例的网络设备例如交换芯片的示意图。设备100包括输入口/输出口模块112和113、存储器管理单元(MMU)115、分析器130和搜索引擎120。输入口/输出口模块用于数据缓存以及发送数据至分析器。分析器130分析接收的数据并基于已分析的数据利用搜索引擎120执行查找。存储器管理单元115的主要功能是即使在严重堵塞的情况下，也可以以可预测方法有效地管理单元缓存和数据包指针资源。通过这些模块，会发生数据包修改，并且数据包可发送到合适的目的端口。根据本专利技术的几个实施例，设备100还可以包括一个内部交织高速端口(i本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在数据网络中处理数据的网络设备，所述网络设备包括：多个端口，从数据网络中接收数据并通过输出口将已处理的数据发送给所述数据网络；控制器接口，与外部控制器进行通信；存储器管理单元，与所述网络设备外部的存储器通信并对其 进行控制，向所述存储器存储数据以及从所述存储器重新获取数据；计量单元，与所述多个端口、所述控制器接口和所述存储器管理单元通讯，控制将发往所述输出口的已处理数据流；其中，所述计量单元进一步包括可编程寄存器，与所述控制器接口通讯 ，所述可编程寄存器可由通过所述外部控制器经由所述控制器接口发来的控制信号进行编程，使得所有的已处理数据流可由所述外部控制器进行控制。

【技术特征摘要】
US 2005-2-18 60/653,942;US 2005-3-16 11/081,0571、一种在数据网络中处理数据的网络设备，所述网络设备包括：多个端口，从数据网络中接收数据并通过输出口将已处理的数据发送给所述数据网络；控制器接口，与外部控制器进行通信；存储器管理单元，与所述网络设备外部的存储器通信并对其进行控制，向所述存储器存储数据以及从所述存储器重新获取数据；计量单元，与所述多个端口、所述控制器接口和所述存储器管理单元通讯，控制将发往所述输出口的已处理数据流；其中，所述计量单元进一步包括可编程寄存器，与所述控制器接口通讯，所述可编程寄存器可由通过所述外部控制器经由所述控制器接口发来的控制信号进行编程，使得所有的已处理数据流可由所述外部控制器进行控制。2、根据权利要求1所述的网络设备，其特征在于，所述可编程寄存器包括8个可编程寄存器。3、根据权利要求1所述的网络设备，其特征在于，所述计量单元根据颜色标记所述已处理数据的数据包，以基于所述控制器的信号控制所述已处理数据流。4、根据权利要求3所述的网络设备，其特征在于，所述计量单元确定输入包的颜色并基于输入包内的值设置输出包的颜色。5、一种在网络设备中处理数据的方法，所述方法包括如下步骤：接收从外部控制器通过控制器接口发送来的控制器信号；基于所述已接收的控制器信号，对计量单元中的可编程寄存器进行编程；从多个端口中的一个端口接收数据；由所述网络设备外部的存储器中的存储器管...

【专利技术属性】
技术研发人员：布兰登卡尔史密斯，曹军，
申请(专利权)人：美国博通公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]