专利名称：高速分组交换系统中的与流量负荷有关的功率减少的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于分组交换系统的方法和设备，该方法和设备用于分组交换系统中的与流量负荷有关的功率减少。
背景技术：
因特网流量已经并且有望按照摩尔定律进一步呈指数增长。因而，网络线路速度在过去已经约每两年倍增。然而，集成电路和存储器时钟速率尚未提高到相同程度上，一个原因在于在设备逻辑之间的片上接线延迟未随着几何尺寸成比例缩放而实际上保持恒定。 一种解决高速设计中的这一互连延迟问题的常见解决方案是资源并行化，比如流量管理器的并行存储器组或者大量相对低速的片到片接口。这样用于高速数据分组处理的资源并行化是以所需空间和功耗并且最终以更高成本为代价。另外，如今的计算机和分组处理网络设备的越来越小的硬件设计加之增加的功耗造成高功率密度。这些高功率密度损害芯片可靠性和寿命预期、增加冷却成本并且对于大型数据中心而言甚至带来环境顾虑。在现有技术的设计中，电路和逻辑级技术(例如，晶体管设计、低功率互连)、高速缓存架构(例如，自适应高速缓存)和动态电压缩放(DVS)可以减少动态功耗和静态功耗这两种形式的功耗。然而，这些技术中的大多数技术对于高速(即100(ib/S和更高)分组处理设备(比如网络处理器(NP)、流量管理器(TM)和交换机构造(SF))而言过于复杂。例如，在针对带宽、处理延时和抖动具有特殊要求的高速分组处理设备中很难并入调制芯片的时钟频率和电源电压的DVS方法。
发明内容
因此，需要解决上文提到的问题以提供用于高速分组交换系统的更高效和成本有效的功率减少。鉴于现有技术的上述问题，本发明的目的在于提供一种能够减少分组交换系统 (具体为100(ib/S和更高速度的高速分组交换系统)的功耗的更高效方法和分组交换系统。这一目的由根据独立权利要求的主题内容实现。从属权利要求涉及本发明的优选实施方式。根据本发明的一个方面，提出一种用于减少分组交换系统的功耗的方法和系统， 该分组交换系统具有上游分组处理设备和下游分组处理设备。上游分组处理设备可以具体为网络处理器。下游分组处理设备可以具体为流量管理器和/或交换机构造。该方法可以包括以下步骤在上游分组处理设备确定用于传入数据分组的流量速率。举例而言，传入数据分组可以存储于上游分组处理设备的预先分类缓冲器中以管理接口过量预订、滤除突发传送(burst)、执行初始分类并且确定分组长度。然后可以在后续测量用于传入数据分组的流量速率(可以包括测量入口数据分组的数目)时使用确定的分组长度。流量速率可以由流量计量单元确定。根据本发明的又一方面，可以在上游数据处理设备中处理、然后从上游分组处理设备向下游分组处理设备发送传入数据分组。举例而言， 在上游数据处理设备的分组处理可以包括以下各项中的至少一项分组分类、排队、对转发表的地址学习和管理、桥接功能(包括地址和服务类别(CoQ映射)、MPLS标记生成或者对换。该方法可以包括以下步骤从上游分组处理设备向下游分组处理设备提前(即在向下游分组处理设备发送流量速率已经被确定的已处理数据分组的时间之前的时间)发送对确定的流量速率的指示。在流量速率指示的发送与对应于流量速率的已处理数据分组的发送之间的时间差可以至少是为了激活或者解激活下游分组处理设备的分组处理资源而需要的时间。这一流量速率指示可以是根据入口数据分组的确定流量速率导出的值，并且可以包括用于描述流量速率的信息。根据本发明的又一方面，可以基于接收的流量速率调整在下游分组处理设备的可用分组处理资源。可以通过接通或者关断下游分组处理设备的一些并行分组处理资源来调整可用资源以使活跃资源适应流量负荷，从而可以使空余处理容量掉电以节省能量、减少发热以及增加处理单元的寿命。在本发明的上下文中，分组处理资源可以包括数据存储器、具体为并行存储器组、 数据分组发送线路或者任何用于操纵数据分组(比如存储、排队、转发或者改变数据分组) 的其它资源。换而言之，通过从上游向下游数据分组处理设备针对一组数据分组发送确定的负荷计量信息，虽然仍在上游分组处理设备处理负荷计量信息已经被测量的数据分组，但根据本发明的方法和系统可以向下游分组处理设备发送流量预测值，下游分组处理设备可以基于该流量预测值在流量预测已经被确定的数据分组到达下游分组处理设备之前激活或者解激活并行分组处理资源。可以在上游分组处理设备处理传入数据分组的步骤之前或者并行进行发送确定的流量速率的步骤，只要在流量速率的发送与对应数据分组的发送之间的时间差提供足以让下游分组处理设备基于发送的流量速率信息来调整它的资源的时间。 通过使用在上游分组处理设备测量的负荷计量信息，下游设备避免了对具有它自己的如下内置计量单元的需要，该计量单元通常需要缓冲器并且增加设备的网络延时和复杂性。通过向下游分组处理设备提前发送处理负荷，下游分组处理设备具有足以在流量速率已经被测量的已处理数据分组到达下游设备之前调整它的资源的时间。以这一方式，下游分组处理设备可以使用由于分组处理而在上游分组处理设备引起的延迟时间以基于在数据分组之前接收的流量速率信息来优化它的资源配置。因而，下游分组处理设备可以更高效地管理它的资源、由此减少能量消耗。根据本发明的另一方面，该方法可以包括以下步骤通过使利用的并行分组处理单元的数目最少而在具有并行处理单元的分组处理资源上对数据分组进行负载分布。高速分组交换系统中的常规负载平衡方式是通过在可用并行分组处理资源上均勻分布数据分组来在并行处理资源上对数据分组进行负荷平衡，从而处理负荷由所有处理资源分担。对照而言，本发明提出向尽可能少的处理单元分布负荷以使空闲处理单元的数目最多，如果确定的流量速率表明更低流量预测，则然后可以使这些空闲处理单元掉电，从而节省功耗。 举例而言，取代了使用具有低利用率的分组处理设备的所有可用并行发送线路，本发明提出在尽可能少的并行发送线路上分布数据分组，这可以有助于关断由确定的流量速率表明的多个未用发送线路。根据本发明的另一方面，在发送流量速率信息的步骤中，上游分组处理设备可以向上游分组处理设备已经处理的至少一个数据分组添加如下报头字段，该报头字段包括针对仍然在上游分组处理设备处理的传入数据分组而确定的流量速率。因而，在上游与下游分组处理设备之间的信令负荷不会增加，因为将与下游数据分组一起携带确定流量速率的信息。备选地，上游分组处理设备可以使用单独控制消息或者数据分组来发送流量速率。用于传送和评估负载计量信息的手段并不限于带内发送，而是还可以直接地或者通过其它设施的间接观测来在带外发生。根据本发明的又一方面，可以通过确定用于传入数据分组的信息速率值和/或突发传送速率值来确定流量速率。用于信息速率和突发传送速率的确定值可以用于准确确定分组处理设备的资源需要，可以基于这些资源需要来动态调整可用资源以增加功率效率。 根据下游分组处理设备的复杂性针对每个传入分组流和/或针对合计分组带宽单独确定信息速率值和/或突发传送速率值可能是有益的。本发明的又一方面涉及一种分组交换系统的上游分组处理设备和下游分组处理设备，其中上游分组处理设备可以包括配置成确定用于传入数据分组的流量速率的流量计量单元。上游分组处理设备可以包括用于在向下游分组处理设备发送流量速率已经被确定的已处理数据分组的时间之前的时间从上游分组处理设备向下游分组处理设备发送确定的流量速率的装置。上游分组处理设备还可以包括用于处理入口数据分组的数据分组处理器，并且可以包括用于从上游分组处理设备向下游分组处理设备发送已处理数据分组的数据分组发送器。下游分组处理设备可以包括配置成基于接收的流量速率在下游分组处理设备调整可用分组处理资源的资源管理器。在本发明的上下文中，上游分组处理设备可以服务于多个下游分组处理设备，例如第一下游分组处理设备，其被配置成从上游分组处理设备直接接收数据分组；以及第二下游分组处理设备，其被配置成经由第一下游分组处理设备从上游分组处理设备接收数据分组。上游分组处理设备还可以服务于下游分组处理设备链。在本发明的上下文中，下游分组处理设备接收和使用至少一个上游分组处理设备已经确定和发送的流量速率信息以在下游分组处理设备调整分组处理资源。优选地，上游分组处理设备可以包括用于传入数据分组的缓冲、预先分类和过量预订管理的缓冲单元。这由于如下事实而可能是有益的这一缓冲单元可以能够保持数百帧；滤除突发传送；以及确定用于后续流量计量的分组长度。根据本发明的另一方面，上游分组处理设备可以是高速网络中枢的包括处理容量 (优选为并行分组处理容量)的网络处理器，该网络处理器用于执行分组分类、转发和标记，而下游分组处理设备可以是网络中枢的包括并行处理容量的流量管理器，该流量管理器被配置成实施对数据分组的流量管理、排队、分段和再组装以及与交换构造的接口管理， 并且其中流量管理器可以经由多通道发送接口连接到网络处理器设备。将本发明应用于流量管理器由于如下事实而特别有益流量管理器是对交换子系统的总功率耗散的主要贡献者。举例而言，流量管理器设备的资源管理器可以是用于控制下游分组处理设备的一组并行存储器组的存储器控制器或者用于控制下游分组处理设备的一组多个发送通道的接口控制器。
举例而言，网络处理器和流量管理器可以实施于通过高速互连来连接到交换卡的线路卡上。本发明的方法和系统优选地实施于高速分组交换网络(例如100(ib/S和更高速度的网络)中。根据本发明的另一方面，分组交换系统的资源管理器可以激活或者解激活并行处理单元中的一个或者多个并行资源。根据本发明的又一方面，高速流量管理器设备可以包括数十并行存储器组、流水线回路和多通道接口以实现所需吞吐量，可以基于确定的流量速率来部分地使这些并行存储器组、流水线回路和多通道接口掉电以节省能量、减少发热和冷却要求，并且提高分组处理单元的寿命。根据本发明的另一方面，提出下游分组处理设备的资源管理器可以包括基于接收的流量速率改变分组处理资源的状态的状态机。举例而言，状态机可以被配置成基于接收的信息速率和突发传送速率值针对设备的每个并行处理部件选择如下状态并且管理在状态之间的转变，其中该状态确定并行处理部件的可用并行处理资源。为了沿着通过分组交换系统的发送流使用在上游分组处理设备确定的负荷计量信息以使发送性能适应实际需求，本发明的又一方面涉及如下分组交换系统，该系统可以包括多个网络处理器和多个流量管理器以及作为又一下游分组处理设备的如下交换机构造，该交换机构造包括交叉连接到多个并行流量管理器的多个交换机设备。交换机构造的资源管理器可以被配置成接收经由流量管理器从多个上游网络处理器向交换机构造发送的所有流量速率，并且基于根据所有接收的流量速率而确定的合计流量速率信息来管理交换机构造的分组处理资源。合计流量速率信息确定用于交换机构造的完全入口流量负荷预测，交换机构造资源管理器可以基于该预测来接通或者关断它的一些分组处理资源以增加它的功耗效率。根据本发明的另一方面，交换机构造的交叉连接的交换设备可以被配置成如果多个流量管理器已经基于在流量管理器的接收的流量速率来解激活将交换设备与多个流量管理器连接的所有发送链路则解激活。根据本发明的另一方面，资源管理器可以通过部分地使并行分组处理单元掉电以减少静态功率耗散和/或通过时钟门控分组处理资源以减少动态功率耗散来调整可用分组处理资源。
下文参照以下附图以示例方式说明本发明，其中图1图示了包括网络处理器和流量管理器的高速分组交换子系统的框图；图2图示了根据本发明一个实施方式的上游分组处理设备和下游分组处理设备的框图；图3示出了在根据本发明一个实施方式的分组交换系统中的与流量负荷有关的功率减少中涉及到的步骤的流程图；图4图示了根据本发明一个实施方式的数据分组的例子，其中添加包括确定的流量速率信息的附加报头字段；图5图示了包括存储器控制器和多个并行存储器单元的流量管理器的分组缓冲器；
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图6图示了根据本发明另一实施方式的包括多个网络处理器、流量管理器和交换实体的高速分组交换系统的框图；图7图示了网络处理器的示例架构；以及图8图示了流量管理器的示例架构。
具体实施例方式图1图示了包括网络处理器和流量管理器的高速分组交换子系统的框图。PHY设备2和MAC/成帧器设备3用于以太网传送并且向网络处理器(NP) 10和流量管理器(TM) 20 传递传入的网络数据用于转发、分类、区分优先顺序和流控制。PHY设备2、MAC/成帧器设备3、NP 10和TM 20以及与底板对接的构造管理器5通常实施于线路卡1上。线路卡1向交换机构造设备(SF) 30发送数据，该SF设备向其它线路卡传递数据。NP 10、TM 20和SF 30与以太网交换功能有关。经由用于100(ib/S和以上的高速分组发送的并行多通道发送线路连接设备。本发明的方法可以实施于图2中进一步描述的这种包括网络处理器和流量管理器的高速分组交换子系统中。图2图示了根据本发明一个实施方式的上游分组处理设备和下游分组处理设备的框图。上游分组处理设备为入口网络处理器10，而下游分组处理设备为流量管理器20。网络处理是指根据一些规则集处理传入网络数据分组并且将它们发送到传出发送线路上。根据本发明一个实施方式的NP 10包括用于缓冲传入数据分组以管理接口过量预订、滤除突发传送以及确定用于入口数据分组的分组长度的预先分类缓冲器11。分组长度用于借助如下流量计量器12的后续计量，该流量计量器确定传入数据分组的流量速率。NP 10还包括用于在分组已经穿过计量单元12之后处理传入数据分组的多个处理单元 (PE) 13。PE 13可以实施为按比例缩减的精简指令集计算机(RISC)芯，在这些芯中已经定制用于操纵和处理网络数据分组的指令集。具体而言，NP 10(具有它的PE 1 执行各种功能、比如分组分类、过滤、转发、分类、计量、标记、管制和计数。例如，NP可以被配置用于转发表的地址学习和管理、桥接功能(包括地址和服务类别(CoS)映射)、VLAN标记处理、 MPLS标记生成或者对换。通常，NP被配置用于包含多个PE13的并行处理容量。存在用于高速分组交换系统的NP的不同实施方式(例如关于架构、复杂性或者可编程性)。在图7 中示出了 NPlO的示例性架构。如图2中所示，入口 NP 10经由并行多通道发送线路连接到下游TM 20。TM 20通常驻留于构造管理器旁边的线路卡上，因为它们实施交换机所必需的输出排队。TM 20执行通常在底板旁边的具有虚拟输出队列(VOQ)的入口卡1上实现的分组排队。备选地，TM和 FM可以集成到一个设备中。TM 20经常是对交换子系统的总功率耗散的主要贡献者。一个原因在于流量管理器需要用于存储数据分组的大量存储器21。存储器21可以包括嵌入式存储器以及支持高速外部存储器。另一原因在于用于朝向网络处理器和交换机构造的多通道接口的大量收发器。TM 20还包括资源管理器23，其被配置成基于流量计量器12确定的流量速率调整 TM 20的分组处理资源。例如，流量管理器设备的资源管理器23包括用于根据流量负荷暂时解激活一些并行存储器模块22以减少TM 20的功耗的存储器控制器23a，以及包括用于解激活朝向NP和/或FM的发送接口的特定通道的接口控制器23b。TM还包括比如维护如下流量队列的队列管理器这样的部件(未示出)，这些流量队列是指向外部存储器中存储的分组数据的指针。可以针对每个流量类别或者流量流保持单独队列。然而，与NP 10对照，TM 20通常无计量容量，因为这将通常增加分组交换子系统的延时和复杂性。图8示出了流量管理器的示例架构。通过例子给出对NP 10和TM 20的描述。NP和TM可以在设计上和在实施的功能上变化。此外，NP的一些功能可以实施于TM内并且反之亦然。图3示出了在根据本发明一个实施方式的分组交换系统中的与流量负荷有关的功率减少中涉及到的步骤的流程图。在步骤100中，NP 10的预先分类缓冲器11缓冲传入数据分组以管理接口过量预订、滤除突发传送并且如在步骤SllO中阐述的那样确定用于入口数据分组的分组长度。分组长度用于后续计量并且在分组进入——潜在拥塞的——处理流水线(即处理单元13的阵列)之前施行基本服务质量(QoQ。在已经穿过过量预订/预先分类缓冲器11之后，流量计量器12在步骤S120确定传入数据分组的流量速率。例如，可以通过测量(成形的)流量流的信息速率和所得突发传送速率来确定流量速率。这些测量的速率用于限制进入处理单元流水线的流量速率并且也将用于后续功率减少机制。根据下游TM 20的复杂性，可以针对每个分组流或者针对合计分组带宽测量流量速率。虽然仍在NP的处理单元13中处理流量速率已经被测量的分组，但可以通过在步骤S130中向已经处理的分组预先增添附加 ‘预计速率’扩展报头字段来实现工作负荷信息从NP向TM的发送。在步骤140中，然后在向TM 20发送流量速率已经被确定的已处理数据分组的时间之前的时间从NP 10向TM 20 发送确定的流量速率。这保证流量负荷信息在发送路径中的实际数据之前行进。用于传送和评估负荷计量信息的手段并不限于带内发送而是也可以直接地或者通过其它设施的间接观测来在带外发生。备选地，上游分组处理设备可以使用单独控制消息或者数据分组来发送流量速率。图4图示了根据本发明一个实施方式的数据分组40的例子，其中添加包括确定的流量速率信息的附加‘预计速率’报头字段41。除了 ‘预计速率’报头之外，数据分组40还包括附加内部元信息，因为NP 10在针对入口分组进行转发判决并且针对通常要求在每个分组前面添加额外报头的TM 20选择正确队列。传入数据流量的已修改报头使流量管理器 20能够区分优先顺序并且判决在应当向交换机构造30发送分组时应当丢弃和重发哪些分组而在发送到网络上时流量应当如何成形。具体而言，发送的流量速率代表针对TM 20的流量预测，因为流量速率信息在流量速率已经被确定的数据分组之前发送，而这些数据分组在图3的步骤S145中仍然由NP 10的处理单元13处理。TM 20的资源管理器23在步骤150中分析发送的流量速率以确定所需处理资源。在步骤S160中，资源管理器23然后基于接收的流量速率调整它的可用分组处理资源。例如，可以根据流量负荷(部分)关停并行存储器组21、接口通道4、流水线回路或者其它处理单元。在步骤S145中已经在NP 10处理数据分组之后，在步骤170中向TM 20发送数据分组，其中在步骤180中处理数据分组，其中TM已经针对传入数据分组调整它的处理资源， 由此避免不必要的空余容量并且增加它的功率效率。用于在上游分组处理设备的分组处理的典型延时时间范围为100 μ S、有时达到若干ms，而用于功率唤醒电路的典型激活时间对于低级电路而言落在亚μ s内而对于较大逻辑块(比如存储器模块)而言落入10μ s和以上的范围中。如果用于分组处理的上游分组处理设备的延时大于用于下游分组处理设备中的功率唤醒电路的激活/解激活时间，那么如果在NP中处理流量速率已经被确定的数据分组之前发送流量速率，则发送流量速率信息将提供足以在下游设备调整分组处理资源的时间。可以在步骤S145之前或者与步骤S145并行进行步骤S130、S140、S150或者S160 中的任何步骤，只要在流量速率的发送与对应数据分组的发送之间的时间差提供足以让下游分组处理设备基于发送的流量速率信息来调整它的资源的时间。又一优点在于TM 20通过使用在NP 10测量的流量速率信息而无需任何复杂分组表征容量来调整它的处理资源。图5图示了包括存储器控制器和多个并行存储器单元的流量管理器的分组缓冲器。由于存储器性能限制而使用多个并行‘组’和存储器控制器来实现分组缓冲存储器21。 即使最新的800MHzDDR3-SDRAM用于100(ib/S分组缓冲器的存储器模块，分组数据在10-20 组上的分布通常是实现所需吞吐量所必需的。这一数目和所得功率耗散对于下一代设备而言甚至将会增加。并行存储器模块由基于发送的流量速率值激活或者解激活存储器组的存储器控制器控制。存储器控制器因此执行资源管理器的功能。资源管理器23可以包括基于接收的流量速率改变分组处理资源的状态的状态机。例如，状态机可以例如基于信息速率和突发传送速率值限定由接收的流量速率的下限和上限值限定的多个流量速率区间从而确定所需分组处理资源，其中每个区间对应于TM 20的预定资源状态。需要这一资源状态的时间点由在发送的流量速率到达TM 20与流量速率已经被确定的已发送数据分组到达之间的平均时间差来限定。状态机然后可以向每个流量速率区间分配处理资源状态，例如并行存储器组总数之中的活跃存储器组数目。如果流量速率值在预定流量速率区间内，则状态机启动向与这一区间对应的状态的转变。根据本发明的分组交换系统被配置成在流量速率已经被测量的实际数据之前在TM 20提供流量速率信息，其中在流量速率的发送与对应于流量速率的已处理数据分组的发送之间的时间差至少是为了激活或者解激活TM设备的自适应数据处理资源而需要的时间。图6图示了根据本发明另一实施方式的如下高速分组交换系统的框图，该高速分组交换系统包括作为上游分组处理设备的多个网络处理器10、作为第一下游分组处理设备的多个流量管理器20和作为第二分组处理设备的具有交换实体32的交换机构造30。交换设备32交叉连接到多个并行流量管理器20。根据这一实施方式，沿着通过分组交换系统的完整发送流发送和使用流量速率信息或者负载计量信息以便使发送表现适应实际需求，从而实现未用发送资源进一步在系统范围内功率减少。根据实施方式，接口控制器可以根据进入流量管理器的分组带宽合计来激活或者解激活在流量管理器与网络处理器之间的多个发送通道的子集。根据又一实施方式，可以根据进入中央交换机构造的分组带宽实际合计来使从流量管理器下游开始并且将与(集中式)交换机构造连接的多个发送通道的子集掉电。通常， 中央分组交换矩阵由更小尺寸的交叉连接设备的阵列构造，并且在阵列上对来自线路终结设备(分组处理线路卡)的入口流量进行负荷平衡。通过在所有线路卡内以有组织的方式解激活多个通道的子集，可以动态地使交换部件的集中式阵列的部分(最终逐个设备)完全掉电。作为第一下游设备的流量管理器20评估与来自NP 10的分组报头一起传送的负荷计量信息。调控TM 20的状态机，然后解激活存储器组23和/或发送链路52。中央交换机矩阵的资源管理器31观测附接到交换实体的链路的状态，并且一旦例如一个设备的所有链路解激活就自动使设备掉电。备选地，交叉连接到多个并行流量管理器20的交换机设备32可以被配置成如果交换机设备去往上游流量管理器的所有链路被解激活，则自动掉 H1^ ο根据又一实施方式，交换机构造设备30的资源管理器31被配置成接收经由流量管理器20从多个网络处理器10向交换机构造发送的所有流量速率，并且基于根据所有接收的流量速率确定的合计流量速率信息来管理交换机构造的分组处理资源。通过合计所有入口流量速率值，资源管理器31可以确定用于整个交换机构造的流量负荷并且调整活跃处理资源的数目以增加它的能量效率。例如，资源管理器31可以通过部分地使并行分组处理单元掉电以减少静态功耗和/或通过时钟门控分组处理资源以减少动态功耗来调整可用分组处理资源。如果分组处理设备被配置成使用接收的流量速率信息以使利用的处理资源数目最少或者换而言之使空闲处理资源(例如存储器组或者发送链路)数目最多的方式在可用处理单元上对数据处理进行负荷平衡，则根据本发明的方法和分组交换系统的能量效率最高。例如，在100%负荷下操作一半处理单元并且如果如发送的流量预测表明的那样将不需要另一半处理单元，则使它们掉电而不是在50%负荷下操作处理部件是有益的。优选地，下游分组处理设备的资源管理器被配置成通过使利用的并行分组处理单元数目最少在具有并行处理单元的分组处理资源上分布流量负荷。通过在尽可能少的并行处理单元内分布负荷而不是在可用并行分组处理资源内均勻分布数据分组，基于接收的流量速率值使未用分组处理资源掉电将更快并且可以掉电的资源数目将增加。如图6中所示，TM的资源管理器23被配置成向尽可能少的存储器模块21和发送线路51分布数据分组。只要流量负荷小于存储器模块21和发送线路51的处理容量，资源管理器23就不对存储器模块22和发送线路51提供服务。通过分析接收的流量速率信息，资源管理器23可以确定是否可以使空闲处理单元22和52掉电以节省能量消耗。在无关于将来流量负荷的可用估计时，由于流量负荷的不可预测性质以及为了解激活和再激活处理资源而需要的时间而不能及早使空闲处理单元掉电。在少数完全利用的处理资源内分布流量负荷也有助于对后续下游分组处理设备的资源管理。例如，如果向交换机构造30发送数据分组的TM 20被配置成先向较高发送线路51分布它们的分组并且如果完全利用较高发送线路则才使用较低发送线路 52，则可以更容易和更快地关断较低交叉连接交换设备32。图7图示了适合于实施本发明一个实施方式的网络处理器(NP)的示例架构。根据这一实施方式的NP包括在控制处理器内实施的数据分组处理器(即分组引擎单元)以及用于向流量管理器发送确定的流量速率指示和处理的数据分组的装置以及通向流量管理器的接口。NP还包括流量计量单元(未示出)图8图示了适合于实施本发明一个实施方式的流量管理器TM20的示例架构。例如根据本发明的资源管理器可以由存储器控制器和/或NP接口控制器实施。通常使用可编程芯片或者硬件部件来配置资源管理器。 可以交换或者组合上述实施方式的结构的特征、部件和具体细节以形成针对相应应用而优化的更多实施方式。在本领域技术人员清楚这些修改的程度上，上文描述应当隐含地公开它们而未明确指定每种可能组合。
权利要求
1.一种减少分组交换系统的功耗的方法，所述分组交换系统具有网络中枢的上游分组处理设备和网络中枢的下游分组处理设备，所述上游分组处理设备和所述下游分组处理设备包括并行分组处理容量，所述方法包括-在所述上游分组处理设备确定用于传入数据分组的流量速率；-处理所述传入数据分组；-在向所述下游分组处理设备发送所述流量速率已经被确定的所述处理的数据分组的时间之前的时间从所述上游分组处理设备向所述下游分组处理设备对所述确定的流量速率的指示；-在所述下游分组处理设备基于所述接收的流量速率指示自适应地接通和关断可用并行分组处理资源；以及-从所述上游分组处理设备向所述下游分组处理设备发送所述处理的数据分组。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在发送所述流量速率指示时，所述上游分组处理设备向所述上游分组处理设备已经处理的至少一个数据分组添加报头字段，所述报头字段包括针对仍然在所述上游分组处理设备处理的所述传入数据分组而确定的所述流量速率。
3.根据权利要求1所述的方法，其中在所述流量速率指示的发送与对应于所述流量速率的所述处理的数据分组的发送之间的时间差至少是为了激活或者解激活所述下游分组处理设备的分组处理资源而需要的时间。
4.根据权利要求1所述的方法，其中通过确定用于所述传入数据分组的信息速率值和 /或突发传送速率值来确定所述流量速率。
5.根据权利要求4所述的方法，其中针对每个传入分组流单独确定所述信息速率值和 /或所述突发传送速率值。
6.根据权利要求4所述的方法，其中针对合计分组带宽确定所述信息速率值和/或所述突发传送速率值。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括在具有并行处理单元的分组处理资源上对所述数据分组进行负荷分布，其中使利用的并行分组处理单元的数目最少。
8.一种网络中枢的上游分组处理设备，包括-流量计量单元，配置成确定用于传入数据分组的流量速率；-数据分组处理器；-用于在向下游分组处理设备发送所述流量速率已经被确定的所述处理的数据分组的时间之前的时间从所述上游分组处理设备向所述下游分组处理设备发送对所述确定的流量速率的指示的装置；以及-数据分组发送器，用于从所述上游分组处理设备向所述下游分组处理设备发送所述处理的数据分组。
9.根据权利要求8所述的上游分组处理设备，其中所述上游分组处理设备为网络中枢的网络处理器(10)，所述网络处理器包括缓冲单元(11)，用于所述传入数据分组的缓冲、预先分类和过量预订管理；以及并行处理容量(13)，用于执行分组分类、转发、过滤和标记。
10.一种网络中枢的下游分组处理设备，包括-用于在所述下游分组处理设备接收流量速率已经被确定的已处理数据分组的时间之前的时间接收发送的针对在上游分组处理设备确定的所述流量速率的指示的装置；以及-资源管理器，配置成在所述下游分组处理设备基于所述接收的流量速率指示自适应地接通和关断可用并行分组处理资源。
11.根据权利要求10所述的下游分组处理设备，其中所述下游分组处理设备为网络中枢的流量管理器(20)，所述流量管理器包括-并行处理容量，配置成实施对数据分组的流量管理、排队、分段和再组装以及与交换构造和网络处理器的接口管理，其中所述流量管理器00)经由多链路发送接口连接到所述上游分组处理设备；以及其中所述资源管理器包括基于所述接收的流量速率指示来改变分组处理资源的状态的状态机。
12.根据权利要求11所述的下游分组处理设备，其中所述流量管理器的基于所述接收的流量速率指示来管理的所述并行处理单元为朝向网络处理器的所述接口的并行存储器组和/或流水线回路和/或多个发送通道。
13.根据权利要求10所述的下游分组处理设备，其中所述下游分组处理设备为网络中枢的交换机构造(30)，所述交换机构造包括交叉连接到多个并行流量管理器00)的多个交换机设备(32)，并且其中所述交换机构造(30)的所述资源管理器(31)被配置成接收从多个网络处理器(10)向所述交换机构造(30)发送的流量速率并且基于根据所述接收的流量速率指示而确定的合计流量速率信息来管理所述交换机构造(30)的所述分组处理资源。
14.根据权利要求13所述的交换机构造设备(32)，其中所述交换机构造的交叉连接交换设备被配置成如果多个流量管理器00)已经基于在所述流量管理器00)的所述接收的流量速率指示而解激活将所述交换设备(3 与所述多个流量管理器00)连接的所有发送链路(52)则解激活。
15.一种分组交换系统，具有根据权利要求9所述的上游分组处理设备、根据权利要求 11所述的下游分组处理设备以及根据权利要求13所述的下游分组处理设备。
全文摘要
本发明涉及一种用于分组交换系统的方法和设备，该方法和设备用于分组交换系统中的与流量负荷有关的功率减少。为了减少分组交换系统的功耗，提出该方法包括以下步骤在上游分组处理设备确定用于传入数据分组的流量速率；处理传入数据分组；在向下游分组处理设备发送流量速率已经被确定的已处理数据分组的时间之前的时间从上游分组处理设备向下游分组处理设备发送对确定的流量速率的指示；以及在下游分组处理设备基于接收的流量速率指示来调整可用分组处理资源。
文档编号H04L12/56GK102422607SQ201080021067
公开日2012年4月18日 申请日期2010年4月22日 优先权日2009年5月12日
发明者C·赫尔姆斯迈尔, R·施伦克 申请人:阿尔卡特朗讯