CN1300490A - 用于监测网络上节点处的数据流的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

揭示了一种监测一网络上的一个节点处的数据话务量的设备和方法。把一存储单元或“桶”分配给该节点处的多个链路和服务类中的每一个。以各链路和服务类上的最大可允许数据速率所确定的速率递增一自由运行计数器。在一特定链路和服务类示出接收到一数据包时,通过从当前桶内容中减去当前计数值来调节或“泄漏”相应的存储单元或“桶”。然后把该差值加到输入的包中所包含的数据单元(即,数据的字节或字节组)数中。然后,把该和与通过有关链路和服务类的可允许数据速率所确定的预定阈值相比较。如果超过该阈值,则给输入的数据包作相应的标记。该系统可包括多个监测阶段,从而可使用多个阈值,以指派给该输入包的多个丢弃合格值之一。

Description

用于监测网络上节点处的数据流的设备和方法
技术领域
本发明涉及数字通信，尤其涉及用于交换在数字数据网络中所使用的交换节点中的数据包(packet)并监测交换节点处的数据流的设备和方法。
背景技术
已开发了数字网络，以有助于在数字计算机系统和各种其它类型的装置之间传递包括数据和程序等信息。已利用各种信息传递方法而开发和实现了各种类型的网络。在现代网络中，通过由各种形式的通信链路互连的交换节点所形成的网来传递信息。这种网互连形式也使得从每个计算机系统或其它装置至另一计算机系统或其它装置的网络之间可获得大量路径。
从源装置向目的地装置所传递的信息通常是以固定或可变长度数据包的形式传递的，一般由交换节点经由一通信链路来接收每个数据包并经由另一通信链路发送，从而有助于沿至目的地装置的路径把包传递到目的地装置或另一交换节点。每个包通常包括地址信息，该地址信息包括识别产生该包的装置的源地址以及识别要接收该包的某个或某些特定装置的目的地地址。
通常，交换节点包括一个或多个输入端口，每个输入端口连接到网络上的一条通信链路以接收数据包，交换节点还包括一个或多个输出端口，每个输出端口也连接到网络上的一条通信链路以发送包。每个节点通常还包括一交换网络(switch fabric)，它把数据包从输入端口耦合到输出端口以发送。
通常，网络服务提供者维持和操作一个或多个交换节点，这些节点可通过交换网络把数据包从输入通信链路传递到输出通信链路。这些提供者向使用这些链路跨越网络上的节点传递数据的客户收费。通常，这些费用涉及客户可期望通过节点转发数据的最大数据速率。
通常给一节点处的每条链路指派至少一个“服务类”，服务类涉及提供给使用该链路的客户的最大可允许数据速率，而最大可允许数据速率以客户付给提供者的费用为基础。在许多情况下，可给每条链路指派有关单个用户或多个用户的多个服务类。
服务提供者的兴趣在于监测或“监视(policing)”每条链路上的数据话务量来确定客户使用对其所分配的链路是否在约定的限度内。在确定链路的使用即数据速率超过约定限度时，可识别数据包并如此作标记即标为“超出约定”。在许多情况下，仔细地监测每一服务类处的每条链路上的数据话务量是重要的。通常还想要相对于特定包可能超出约定的程度来给数据包作标记。例如，如果一特定包仅稍稍超出约定，则可能想要这样给包作标记。此外，在极端的链路过度使用的情况下，可能也想要如此给数据包作标记。
在某些系统中，使用包超过链路的约定数据速率的程度来设定丢弃该包的优先级。给仅稍稍超过约定速率的包指派相对低的“丢弃合格”值，而给大大超过最大速率的包指派高的丢弃合格值。在变得必须丢弃一特定包的事件中，与那些具有较低丢弃合格值的包相比，更可能丢弃那些具有较高丢弃合格值的包。
已利用几种方案来监测具有多个服务类的多条链路上的数据流速率。一个普通的方案叫做“漏桶(leaky bucket)”方案。在此方案下，把通常叫做“桶”的存储器或寄存器的存储单元分配给每个链路和服务类。每个存储单元或桶保存对其指派的链路和服务类所接收到的数据单元数的计数。一个数据单元可以是一个字节的数据或一组数据字节(例如，在每个数据包传递多个字节的数据时)。对于每个桶，产生和存储涉及相关链路和服务类的最大可允许数据速率的预定阈值数目的数据单元。在接收到一数据包时，把数据单元(字节)数加到桶中的当前值或计数中，把已更新的值与阈值相比较。如果更新的值超过阈值，则把输入的数据包标为超过阈值。由于监视的是数据速率而不是接收到的数据的总量，所以把存储在每个桶中的值或计数周期性地递减预定数目的数据单元，此预定数目的数据单元涉及最大可允许数据速率和发生递减的周期。通常把此递减叫做桶“泄漏”。通过以准确的预定速率使桶泄漏，保证了在桶中的数据单元数超过预定阈值时已超过最大可允许数据速率。
为了识别超过最大可允许数据速率的数据量大的短脉冲串，想要使每个桶都泄漏并尽可能经常地进形阈值比较。在未足以经常地泄漏和检查桶时，可能错过这样的短脉冲串。在具有相对少量的桶的相对小的系统中，该系统可相对快地对所有的桶进行循环，从而可把数据量大的短脉冲串识别为超出约定。在这种系统中，桶采用存储单元的形式，且以系统软件进行泄漏和检查。然而，当系统变得更大而具有更多数量的链路和服务类继而具有更多数量的桶时，对每个桶的泄漏和检查周期变得较长。因而，不能频繁地保存这些桶，而且不能识别大的短数据脉冲串的似然性增加了。因而，这种系统中的数据率监视变得不够准确。
发明内容
本发明旨在一种由于监测或监视一网络节点处的数据话务量的设备和方法，有助于在具有至少一个服务类的至少一条链路上的数据传递。以数据包来传递数据，每个数据包包括至少一个数据单元。对于至少一个选中的链路和服务类中的每一个，把可更新的值存储在一存储装置中。以有关选中链路和服务类的最大可允许数据速率所确定的速率来递增计数器中的计数值。接收一数据包，并对该数据包中的数据单元的数目进行计数。通过依据接收到该数据包时的计数值以及该数据包中的数据单元的数目调节可更新值来计算经调节的更新值。把经调节的更新值与有关选中链路和服务类的预定阈值相比较。根据经调节的可更新值是否超过预定阈值，相对于可允许数据速率给该数据包作标记。
在一个实施例中，通过计算可更新值与接收到数据包时的计数值之差来计算经调节的可更新值。接着，可把此计算得到的差值加到接收到的数据包中的数据单元数中，以计算经调节的可更新值。在一个实施例中，使用经调节的可更新值来更新可更新值，诸如通过把经调节的可更新值加到数据包中的数据单元数中并把获得的和作为经更新的值重新存入存储单元中。
在一个实施例中，每条链路可包括多个服务类，每个服务类可具有唯一的可允许数据速率。结果，存储装置可包括多个独立的存储区。例如，存储装置可以是具有多个可寻址单元的诸如静态随机存取存储器(SRAM)等半导体存储器。因此，存储装置存储多条链路中每一条和/或多个服务类中每一个的多个可更新值。
在一个实施例中，每个数据包与一丢弃合格值有关，此丢弃合格值识别丢弃数据包的优先级。一般，如果确定因诸如超过数据话务量或拥塞等原因而必须进行丢弃时，较可能丢弃的是被指派了较高丢弃合格值的包。因此，在本发明中，可依据数据包是否引起超过阈值，通过改变该包的丢弃合格值来给该包作标记。即，如果一个包引起超过阈值，则可增加丢弃合格度，从而增加包的丢弃优先级。
在本发明的一个实施例中，可给一链路和服务类指派多个预定的阈值，从而可依据超过哪一个阈值而把丢弃合格值设定为多个相应水平中的一个。在一个实施例中，设有允许多阶段监视的附加存储装置，从而可指派多个丢弃合格水平。在设有第二存储装置时，把有关选中链路和服务类的第二可更新值存入第二存储装置中。依据接收到数据包时的计数值以及该数据包中的数据单元的数目来计算第二可调节可更新值。把第二经调节的可更新值与有关选中链路和服务类的第二预定阀值相比较，其中选择该第二预定阀值来识别包的第二丢弃合格水平。根据第二经调节的可更新值是否超过第二预定阈值以相对于可允许数据速率来给输入的数据包作标记。在一个实施例中，如果发现造成数据包超过第一预定阈值，则相对于第二和其它进一步的阶段来分析该包。
因而，在本发明中，有效地使用单个计数器来有效地同时递减存储在所有“桶”中的值。可把此单个计数器应用于计数取得电路，以取得任何数目的链路和服务类的任何数目的桶的计数值。在本发明中，处理阶段、桶(可实现为半导体SRAM存储器)、计数器和计数取得电路都可由硬件来实现。结果，免去了在已有技术的漏桶系统中所发现的周期性轮流递减或“泄漏”。可在极短的时间间隔内递减和检查桶的值，从而可在短的时间周期内识别大的脉冲串。其结果是获得了比现有系统中所发现方案精确和准确得多的监视方案。由于本发明的监视方案的精度高，所以它可应用于具有大量链路和服务类的非常大的系统。
本发明可应用于其中想要监测链路上的数据话务量的各种网络。例如，本发明可在诸如Schwartz等人于1998年7月2日在名为“在一网络中交换包的系统和方法”的09/108,771号未决美国专利申请中所述的交换节点中实现，该申请已转让给与本发明相同的受让人。这里通过参考而完整地引入该申请的内容。
附图概述
如附图所示，从以下对本发明较佳实施例的更特定描述，将使本发明的上述和其它目的、特征和优点变得明显起来，在图中，相同的标号指相同的部分。这些附图不一定按比例，其重点在于说明本发明的原理。
图1包含一计算机网络的示意图，该计算机网络包括依据本发明的多个交换节点。
图2包含依据本发明的交换节点的示意方框图。
图3包含依据本发明的数据流监测电路的一个实施例的示意方框图。
图4包含可依据本发明处理的数据包的示意图。
图5包含一示意流程图，该图示出本发明的数据流监测方案的一个实施例的逻辑流。
图6包含一示意功能块图，该图示出本发明的数据速率监测设备和方法的一个实施例。
图7A包含依据本发明的第一计算分阶段的一个实施例示意方框图。
图7B包含依据本发明的第二计算分阶段的示意方框图。
本发明的较佳实施方式
图1示意地示出一计算机网络10，它包括总的由标号11来识别的多个交换节点11(1)到11(N)，这些节点用于在位于一广域网(“WAN”)中的许多装置之间传递代表数据的信号，在图1中，这些装置由总的以标号12识别的包源/目的地装置12(1)到12(M)来代表。传统上，数据包源/目的地装置12包括诸如计算机系统或存储、产生、处理或使用数字数据的其它装置等特定装置、这些装置的局域网或至广域网10的诸如此类装置(未分别示出)。每个包源/目的地装置12经由一通信链路(总的由标号13来识别)连接到一交换节点11，以有助于向其发送数据或接收来自它的数据。交换节点11通过通信链路(总的由标号13来识别)互连，以有助于在这些交换节点11(n)之间传递信息。通信链路13可利用任何便捷的信息发送媒体，例如，这些媒体包括用于传送电信号的电线、用于传送光信号的光纤链路等。每条通信链路13最好是双向的，以允许交换节点11相互之间以及同经由同一链路与其相连的客户室内设备12发送和接收信号；根据各通信链路13而选中的特定类型的媒体，可设置多个媒体，以沿相反的方向传递信号，从而提供双向链路。
在网络10中以包的形式传递数据。一般，一个包包括一头部(header)部分和一数据部分。头部部分包括帮助通过网络对包进行路由选择的信息，带有与通过网络对包进行路由选择时所需的特定包路由选择协议有关的专门信息。在与网络10连接时，可使用许多公知的包路由选择协议中的任一个；在一个实施例中，使用公知的因特网协议(“IP”)。在任何情况下，头部通常包括地址信息，该地址信息包括识别产生该包的特定源装置12(mS)的源地址以及识别待接收该包的特定目的地地址12(mD)的目的地地址。在IP协议中，包可以是可变长度的，且头部通常还将包括识别该包的长度的长度信息。通常，把包的长度标识为许多字节或许多字节组，其中一组字节包含预定数目的字节。头部通常还包括其它信息，例如包括识别定义包的结构的特定协议的协议标识符信息。数据部分包含包的数据有效负载。包还可包括可用来确定在传递包时是否发生差错的检错信息作为数据部分或其它部分的一部分。
在产生了传递到目的地装置12(mD)的包后，源装置12(mS)把该包提供给它所连的交换节点11(n)。交换节点11(n)使用该包中的目的地地址，以尝试识别把一目的地地址与连接到该交换节点的通信链路13之一相联系的路由，将在该通信链路上传递该包，以在交换节点11(n)连接到目的地装置12(mD)时把该包转发到该目的地装置12(mD)，或沿至目的地装置12(mD)的路径把该包转发到另一交换节点11(n)(n≠n)。如果交换节点可识别接收到的包的路由，则它将在该路由所识别的通信链路上转发该包。接收该包的每个交换节点11(n),11(n”),…将进行类似的操作。如果所有的交换节点对该目的地地址具有各自的路由，则该包最终将到达该目的地装置12(mD)。
图2是依据本发明的交换节点11的一个实施例的示意方框图。节点11一般包括总的由标号20所指示的多个输入模块20(1),20(2)…,20(N)以及总的由标号21来指示的相应输出端口模块21(1),21(2),…,21(N)。输入端口模块20和输出端口模块21连接到处理电路和交换网络24，交换网络控制从输入模块20到输出模块21的数据转发。一般，每个输入端口模块20(n)可包括一个或多个输入端口22(n)(1)到22(n)(M)，这些输入端口可分别连接到多条通信链路13(n)(1)到13(n)(M)。类似地，每个输出端口模块21可包括一个或多个输出端口23(n)(1)到23(n)(M)，这些输出端口一般可分别连接到多条通信链路13(n)(1)到13(n)(M)。把在每条链路13(n)(m)上接收到的数据从相应的输入模块20(n)穿过处理电路和交换网络24转发到适当的输出模块21(n)，并在适当的链路13(n)(m)上向外转发到网络上。
可给每条链路13指派一个或多个服务类以及使用该链路的一个或多个客户。可通过本发明的数据监测或数据监视电路26来监测每条链路上始发的数据话务量。一般，每个输入模块20(1),20(2),…,20(N)包括依据本发明的相应监视电路26(1),26(2),…,26(N)。应注意，监视电路26不必位于输入模块20中。可选或附加地，监视电路可位于处理电路和交换网络24和/或输出模块21中。还应注意，以上网络节点配置只是示意，其中本发明可适用于包括支持通过分开的处理和交换网络相连的多条链路的输入/输出模块的节点结构。可理解，本发明可使用其它节点结构，包括没有输入和/或输出模块和/或分开的处理和交换网络的节点以及支持单条输入/输出链路的节点，但不限于此。
图3包含依据本发明的监视电路26的一个实施例的示意方框图。如图3所示，在线27上在监视电路26处接收到数据包。由包处理电路28处理这些包并在线31上输出。
图4包含示出包含在一典型数据包36中的某些字段的示意图。包36包括头部部分38和数据部分40。典型的头部包括丢弃合格(DE)字段和包长度(PL)字段。DE字段包括设定丢弃包的优先级的DE值。PL值指包36的数据部分40中的数据单元的数目。通常，一个数据单元是一个字节，从而包的长度PL值是数据部分40中的字节数。在其它系统中，包的长度为字节组的数目。例如，在一特定系统中，把字节打包成为32个字节的一组，包的长度值为数据中32个字节的组的数目。例如，在这样的系统中，等于32的包长度PL相应于32组32个数据字节，即1024比特(1k)的数据。
包处理电路28接收包40并从该包中读取DE和PL的值。把这些初始值同有关该包的链路(在其上接收到该包)和服务类的身份传送到比较电路35。比较电路35进行如以下详细所述的比较处理，以确定该包是否引起超过所识别的服务类上的所识别链路上的可允许数据速率。在一个实施例中，比较电路35依据是否超过指派给该链路和服务类的一个或多个预定阈值来调节包的DE值。然后，处理器30以新的DE值重新装配该包，并在线31上把该包转发到监视电路26以外。
比较电路35包含用来确定一特定包是否引起超过一链路上的可允许数据速率的电路。在所示的实施例中，它还可限定超过该速率的水平并根据该水平指派一DE值。
在图3所示的实施例中，使用三个阶段的处理把在特定服务类处在特定链路上接收到的许多数据单元(例如，字节或字节组)与三个预定阈值相比较。这三个处理阶段允许对超过阈值的程度进行四级分类。结果，该系统允许对有关被检查包的DE值进行四个可能的设定。
在本实施例中，电路35包括第一阶段处理器50、第二阶段处理器52和第三阶段处理器54。这三个处理器50、52、54中的每一个分别与存储器56、58、60相接，在一个实施例中，这三个存储器中的每一个都是SRAM存储器。每个存储器已把一存储单元或单元组分配给被监视的每个链路和服务类。这些单元或单元组(即，“桶”)保存可能在接收到一数据包时更新的可更新值。每个存储器56、58、60还存储每个链路和服务类的预定阈值，在接收到一新的数据包时把相应的可更新值与这些预定阈值相比较。
在本发明的一个实施例中，阶段1处理器50使用存储在第一存储器56中的桶值及相应阈值来进行第一比较步骤。如果超过该阈值，则递增该包的DE值，且处理进到第二阶段。然后，第二阶段处理器52可使用存储在存储器58中的相应桶值及其有关阈值来进行第二比较。如果超过该阈值，则可再次增加DE值，且处理可进到第三阶段处理器54。如果未超过第二阶段阈值，则包处理电路中的处理器30可存回第二阶段处的当前DE值以及该数据包，可把具有更新的DE值的包传送到监视电路26外。必要时，可使用第三阶段处理器54来进行此比较，以再次递增包的DE值。在任一阶段，如果未超过阈值，则处理器30存回当前DE值以及该包，且把具有更新的DE值的包发送出监视电路26。
如图3所示，包处理电路28还包括计数器32和计数值取得电路34。在一个实施例中，计数器是一个以预定周期性速率递增的自由运行计数器。可使用取得电路34来取得以许多预定速率中的任一个递增的计数值。如以下详细所述，比较电路35可使用如此产生的各种计数值来确定在各链路上以及在各服务类处接收到的数据包是否已引起超过可允许数据流速率。应注意，在提及计数值的描述中，该值不必是存储在实际计数器32中的值。该值可以是取得电路34所产生的值之一。还应注意，可使用具有或没有取得电路的多个计数器，而不必使用具有取得电路的单个计数器。
图5是示出本发明的数据流监视方案的一个实施例的逻辑流程的示意流程图。现在将结合图3和5来详细地描述本发明的数据流监视方案。如步骤100所示，包处理电路28等待一个包的接收。在接收到包时，在步骤102中，读取识别在其上接收到包的链路的链路索引L以及该链路的服务类。还对包进行分析，以读取包长度PL和该包的输入丢弃合格度DE。接着，把该信息传递到第一阶段处理器50。首先确定DE的当前值是否等于有关该阶段S的当前合格度。如果不相等，则当前阶段对该包不进行处理，且流程继续步骤106中的下一后续阶段。如果接收到的包的DE值处于当前阶段的适当水平，则使用链路索引L和服务类来访问有关SRAM存储器(在第一阶段中，它是存储器56)中的适当存储单元(即，“桶”)。
在步骤108中，从SRAM 56中读取最大可允许桶值(阈值)M和当前桶的内容值B。在步骤110中，计算桶的内容B与当前计数值C之差D，即D=B-C。此差值计算有效地递减或“泄漏”了被检查的桶。如果该差值D小于零，则把D设定为O。在步骤112中，把包长度PL加到差值D中，该包长度PL可以是该数据包中的字节数或字节组数。这样有效地计算了新的经调节的桶内容值E。在步骤114中，把此经调节的值E与桶阈值M相比较。如果E超过阈值M，则在步骤116中递增该包的DE值。接着，在一个实施例中，通过把计数值加到差值D中并把该和存回SRAM 56中作为有关接收到的包的链路索引L和服务类的新桶值B(即，B=D+C)，在步骤118中更新当前阶段的桶内容。在另一实施例中，通过把尽可能多的数据单元加到桶内容中但不超过阈值来更新桶的内容，即B=M。接着，在步骤120中，流程进到下一后续阶段，在此情况下为阶段2，其中进行比较流程，以确定输入的包是否引起超过阶段2阈值M。再参考步骤114，如果值E未超过值M，则在步骤122中，通过把计数值C加到和E中并把该值存回桶单元作为该桶内容的新值B(即，B=E+C)来更新桶的内容。接着，在步骤124中，包处理电路28使用当前DE值重新产生该包。然后，在线31上把该包转发出包处理电路28。然后，流程返回起点，在这里可接收另一个包。
在每一阶段进行这一流程，在超过阈值M的每一阶段处递增值DE。最后，以经本发明的监视电路改变的新DE值重新装配该包。在未超过任何阈值时，包的DE值保持不变。
由于计数器、计数取得电路和桶单元的位数大小有限，所以如果因绕回(wrap-round)或下溢而使自最后一个桶更新以后的时间较长，则在任何时间，桶值与计数值之差会有歧义。在本发明中，通过使用“清理(scrub)”方案解决了这个问题，其中把零长度的包周期性地引入系统中，以使下溢的桶回到有效范围。使用这些零长度的包使各桶复位，因此，以与实际包的编码类似方式，用专门链路索引L和服务类对这些零长度包进行编码。
按照以上结合图5所述的方案，在接收到一零长度包时，读取其链路索引L和服务类。使用这些值来检索阈值M和当前桶内容B。计算差值D=B-C，并在下溢情况下，自计数值将超过桶值B以后把D设定为零。接着，计算和E=D+PL=0。在与阈值M比较后，确定是否超过该阈值M。计算新的桶值B=E+C=O+C，这样有效地设定了计数值C处的新桶值B。因而，使用零长度包以后，把桶内容设定为当前计数值，这有效地使桶不为零(zero out)。在未发生桶下溢的清理操作中，使当前桶的内容B保持不变。
因而，依据对本发明的以上描述，可在非常小的时间帧内由所有处理阶段和所有桶来访问计数器32和取得电路34。事实上，在由数据包的接收和转发所限定的时间帧内，实质上可立即更新和检查桶。因而，在该时间帧内，可几乎在同时有效地检查和更新许多桶。这是对常规的漏桶进程中所发现的现有轮流方案的极大提高。结果，本发明中的“泄漏”粒度比常规系统中的细得多。因此，可把阈值M设定在非常低的水平，以准确地监视数据流。事实上，使用上述进程，可把阈值M设定得这样低，从而甚至可把其数据足以超过可允许限度的单个数据包标为超出约定。在实际应用中，不会使用这样的阈值，因为它阻止了转发数据的任何突发脉冲串。实际上，由于本方案所提供的灵活性，所以可把阈值M设定为允许链路上数据话务量的可容许“突发性(burstiness)”的预定水平。因而，在控制链路上的话务量方面提供了灵活性大的非常精确和准确的监视和监测方案。
在实际的网络环境中，数据包可包括非常大量的数据。例如，在一个包中传递1千字节的数据是常见的。在某些普通的系统和协议中，为了适应大量的数据并减少处理大数字所涉及的复杂性，对数据的数量进行量化，从而可按照字节组来指定这些数据。例如，在一特定方案中，对数据进行量化，并以32字节的组进行计数。结果，处理数据包(通常以字节给出)的包长度(PL)值，以识别32字节的单元的数目。通常，这涉及PL字的五个最低位(LSB)。在常规的系统中，这是通过舍入功能来进行的。当PL字的五个LSB代表从010到1510的数字时，对代表32字节单元的数目的新处理值进行下舍入。当五个LSB代表从1610到3110的数字时，对处理值进行上舍入。
在实际系统中，有某些比其它更普通的包长度。结果，接收到的包的PL字的五个LSB未从010到3110均匀分布。此不均匀的分布可能在使用常规的舍入功能时导致明显的误差。在本发明中，使用更随机的舍入函数。在本发明中，把五个LSB的值与一随机产生的010到3110之间的数字相比较。当这五个LSB的值大于或等于此随机产生的阈值时，对32字节单元的数目进行上舍入。当PL值的五个LSB的值低于此随机产生的阈值时，对32字节单元的数目进行下舍入。这样导致了更均匀分布的舍入功能，它用来消除进程中的误差。
图6包含一示意功能方框图，该图示出本发明的数据速率监测设备和方法的一个实施例。如图6所示，在块200中，计算当前桶内容B与计数值C之差，即D=B-C。把此差值传送到比较块202，比较块202确定差值D是否小于零。如果D小于零，则由出自比较块202的选择线(标为“x”)控制MUX 204来传送值0作为其输出。否则，把差值D传送到MUX 204外。
在求和块206中把输入包的包长度PL加到差值D中，以产生和E=D+PL。还把差值D传送到第二MUX 208的一个输入。把块206中所产生的和加到MUX 208的第二输入。还把该和加到第二比较块210，第二比较块210确定该和是否小于或等于预定阈值M。块210的输出是一逻辑信号，该信号在块206中计算得到的和小于或等于阈值M时是有效的(高)，而在该和超过阈值时是无效的(低)。把该逻辑值加到逻辑AND块212的第一输入，而且还加到倒相电路214。把经倒相的值加到第二AND块216的一个输入。从比较块218产生至AND块216的第二输入，该比较块218确定识别该包的当前丢弃合格度(DE)的当前S值是否等于当前处理阶段的S值。如果相等且在块210中确定超过阈值M，则逻辑AND块216把一有效信号输出到MUX 220的选择线，从而输出下一阶段的值N作为新的S值。即，处理移至下一阶段。N值为具有流水线中下一阶段的索引的硬编码值。
还把块218处的比较结果输入到逻辑AND块212。如果当前阶段正确且未超过阈值，则逻辑AND 212把一有效信号加到MUX 208的选择线，从而把在块206中计算得到的和E=D+PL输出到加法器单元222。加法器222把MUX 208的输出加到计数值C中，并把它存回作为新的经更新的桶内容B，即B=E+C。
如果任一阶段都不正确，即比较块218具有无效输出，或者在块210中确定超过阈值M，则AND块212把MUX 208的选择线(标为“y”)驱动为低，从而把差值D=B-C传送到加法器块222。结果，把计数值加回到差值D中，从而桶内容B保持不变。
如上所述，把避免绕回混叠(aliasing)问题的清理操作实现为周期性空包，此周期性空包具有任意不使用的PL长度值，设定为二进制11的S以及设定为来自对每个清理操作递增的计数器的值的L。然后，此S值使每个流水线阶段在桶已下溢时把其桶复位到当前计数值。
在本发明的一个实施例中，通过在进程到达加法步骤222(其中修改桶内容B)前预先计算某些值来消除实质的处理时间。表1列出了可由图6所示的数据路径逻辑计算的值。
计算得到的     等价物     备注
C (当x=1,y=0)
C+B-C   (B) (当x=0,y=0)
C+B-C+PL   (B+PL) (当x=0,y=1)
C+PL (当x=1,y=1)
B-C＜0  (变为x)
PL≤M   (PL-M-1＜0)
B-C+PL≤M   (B-C+PL-M-1＜0)
S=阶段
                    表1
注意，仅需要在单个阶段内读写值B，且可在到达图6的块222中的B修改阶段前预先计算所有的其它值(包括M)。结果，可在分阶段中进行计算，以减少计算时间。在一个实施例中，可以两个分阶段进行计算。图7A是第一分阶段的示意方框图，它在这里叫做“分阶段A”，图7B是第二分阶段的示意方框图，它在这里叫做“分阶段B”。
如图7A所示，通过加法块250计算和C+PL。由倒相块252使阈值M倒相，在加法块254中计算经倒相的M与值PL的和。比较块256确定PL-M-1是否小于0。值C在倒相块258中被变为负值，在块260中把在加法块254中计算得到的和加到-C上。在块262中把S的值设定为阶段号。把图7A中所示的分阶段A的这些值应用于图7B所示的分阶段B。
如图7B所示，把值B、B+PL、C和C+PL加到MUX 264的输入，MUX 264输出选中的输入作为经更新的桶的内容B。依据以下描述产生MUX264的选择线x和y。在加法器266中计算B和-C的和，在比较电路268中把该和与0相比较。把比较电路268的逻辑输出加到MUX264作为选择线x。由于在块266中计算得到的和小于零，则选择x是有效的。如果在块266中计算得到的和大于或等于零，则选择线x无效。还把选择线x的值加到MUX270的选择线。如果该选择线有效，则把关系式PL-M-1＜0的逻辑值传送到MUX270的输出。如果选择线x无效，则通过输出MUX270来传送关系式B-C+PL-M-1＜0的逻辑值，它是由加法块274和比较块276产生的。
把MUX270的输出与S的值一起加到逻辑AND块272。AND块272的输出是MUX264的选择线y。倒相电路278也对MUX 270的输出求负。把块278输出的倒相值与S的值一起加到逻辑AND电路280。把AND块280的输出用作另一MUX 282的选择线。MUX 282选择输出S或N作为变量S的更新值。
虽然已参考本发明的较佳实施例特别示出和描述了本发明，但本领域内的技术人员应理解，可在其中进行各种形式和细节的变化，而不背离由所附的权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (36)

1．一种监测一网络上的一个节点处的数据话务量的方法，该节点有助于在具有至少一个服务类的至少一条链路上的数据传递，以数据包来传递数据，每个数据包包括至少一个数据单元，所述方法包括：
对于至少一个选中的链路和服务类中的每一个，把一可更新的值存储在存储装置中；
以有关选中链路和服务类的可允许数据速率所确定的速率递增一计数器中的计数值；
接收一数据包；
对该数据包中的数据单元的数目进行计数；
通过依据接收到该数据包时的计数值和该数据包中的数据单元数调节可更新的值，来计算经调节的可更新值；
把经调节的可更新值与有关选中链路和服务类的预定阈值相比较；以及
根据此经调节的可更新值是否超过预定阈值，相对于可允许的数据速率给该数据包作标记。
2．如权利要求1所述的方法，其特征在于计算经调节的可更新值包括计算可更新值与接收到该数据包时的计数值之差。
3．如权利要求2所述的方法，其特征在于计算经调节的可更新值还包括计算该数据包中的数据单元数同可更新值与接收到该数据包时的计数值之差的和。
4．如权利要求3所述的方法，其特征在于还包括使用经调节的可更新值来更新可更新值。
5．如权利要求4所述的方法，其特征在于更新可更新值包括计算经调节的可更新值与该数据包中的数据单元数的和。
6．如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括使用经调节的可更新值来更新可更新值。
7．如权利要求1所述的方法，其特征在于每条链路可包括多个服务类。
8．如权利要求7所述的方法，其特征在于每个服务类可具有唯一的可允许数据速率。
9．如权利要求1所述的方法，其特征在于存储装置存储多条链路中每条链路的多个可更新值。
10．如权利要求1所述的方法，其特征在于存储装置存储多个服务类中每个服务类的多个可更新值。
11．如权利要求1所述的方法，其特征在于给数据包作标记包括设定丢弃该数据包的多个优先级。
12．如权利要求1所述的方法，其特征在于给数据包作标记包括更改该数据包的丢弃合格值。
13．如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括使预定阈值与丢弃一数据包的优先级有关。
14．如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括使预定阈值与该包的丢弃合格值有关。
15．如权利要求1所述的方法，其特征在于数据单元为一个字节的数据。
16．如权利要求1所述的方法，其特征在于数据单元为多个字节的数据。
17．如权利要求1所述的方法，其特征在于可使一链路和服务类与涉及该链路和服务类的可允许数据速率的多个预定阈值有关，从而可依据所超过的哪个预定阈值对该数据包进行分类。
18．如权利要求17所述的方法，其特征在于还包括使每个预定阈值与丢弃一数据包的优先级有关。
19．如权利要求17所述的方法，其特征在于还包括使每个预定阈值与该包的丢弃合格值有关。
20．如权利要求17所述的方法，其特征在于还包括使每个预定阈值与一可更新值有关。
21．如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括：
把有关选中链路和服务类的第二可更新值存储在第二存储装置中；
依据接收到该数据包时的计数值以及该数据包中的数据单元数来计算第二经调节的可更新值；
把此第二经调节的可更新值与有关选中链路和服务类的第二预定阈值相比较；以及
根据第二经调节的可更新值是否超过第二预定阈值，相对于可允许的数据速率给该数据包作标记。
22．如权利要求21所述的方法，其特征在于还包括，如果第一经调节的可更新值超过第一预定阈值，则通过把不引起超过第一预定阈值的接收到的数据包中的数据单元数加到第一可更新值来更新第一可更新值。
23．如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括：
如果第一经调节的可更新值超过第一预定阈值，则把有关选中链路和服务类的第二可更新值存储在第二存储装置中；
依据接收到该数据包时的计数值以及该数据包中的数据单元数来计算第二经调节的可更新值；
把此第二经调节的可更新值与有关选中链路和服务类的第二预定阈值相比较；以及
根据第二经调节的可更新值是否超过第二预定阈值，相对于可允许的数据速率给该数据包作标记。
24．如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括接收一具有零个数据单元的数据包，以更新存储装置中的可更新值。
25．一种监测一网络上的一个节点处的数据话务量的设备，该节点有助于在具有至少一个服务类的至少一条链路上的数据传递，以数据包来传递数据，每个数据包包括至少一个数据单元，所述设备包括：
存储装置，用于存储至少一个选中的链路和服务类中的每一个的可更新的值；
计数器，用于保持一计数值，以有关选中链路和服务类的最大可允许数据速率所确定的速率来递增该计数值；
输入单元，用于接收一数据包；以及
处理器，用于(ⅰ)对该数据包中的数据单元的数目进行计数，(ⅱ)通过依据接收到该数据包时的计数值和该数据包中的数据单元数调节可更新的值，来计算经调节的可更新值，(ⅲ)把经调节的可更新值与有关选中链路和服务类的预定阈值相比较，以及(ⅳ)根据此经调节的可更新值是否超过预定阈值，相对于可允许的数据速率给该数据包作标记。
26．如权利要求25所述的设备，其特征在于存储装置存储多条链路中每条链路的多个可更新值。
27．如权利要求25所述的设备，其特征在于存储装置存储多个服务类中每个服务类的多个可更新值。
28．如权利要求25所述的设备，其特征在于存储装置包括SRAM。
29．如权利要求25所述的设备，其特征在于处理器通过设定丢弃该数据包的优先级来给进入数据包作标记。
30．如权利要求25所述的设备，其特征在于预定阈值与丢弃数据包的优先级有关。
31．如权利要求25所述的设备，其特征在于数据单元为一个字节的数据。
32．如权利要求25所述的设备，其特征在于数据单元为多个字节的数据。
33．如权利要求25所述的设备，其特征在于处理器根据该数据包中的数据单元数来更新可更新值。
34．如权利要求25所述的设备，其特征在于可使一链路和服务类与涉及该链路和服务类的可允许数据速率的多个预定阈值有关，从而可依据所超过的预定阈值对该进入数据包进行分类。
35．如权利要求25所述的设备，其特征在于还包括：
第二存储装置，用于存储有关选中链路和服务类的第二可更新值；以及
第二处理器，用于(ⅰ)依据接收到该数据包时的计数值以及该数据包中的数据单元数通过调节更新值来计算第二经调节的可更新值，(ⅱ)把此第二经调节的可更新值与有关选中链路和服务类的第二预定阈值相比较，以及(ⅲ)根据第二经调节的可更新值是否超过第二预定阈值，相对于可允许的数据速率给该数据包作标记。
36．如权利要求25所述的设备，其特征在于还包括：
第二存储装置，用于在第一经调整的可更新值超过第一预定阈值时存储有关选中链路和服务类的第二可更新值；以及
第二处理器，用于(ⅰ)依据接收到该数据包时的计数值以及该数据包中的数据单元数通过调节该第二可更新值来计算第二经调节的可更新值，(ⅱ)把此第二经调节的可更新值与有关选中链路和服务类的第二预定阈值相比较，以及(ⅲ)根据第二经调节的可更新值是否超过第二预定阈值，相对于可允许的数据速率给该数据包作标记。
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