JP3831920B2

JP3831920B2 - Data transfer device, data transfer method, data transfer program, and storage medium on which data transfer program is recorded

Info

Publication number: JP3831920B2
Application number: JP2002340626A
Authority: JP
Inventors: 満浅村
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; NTT Inc USA
Current assignee: NTT Inc; NTT Inc USA
Priority date: 2002-11-25
Filing date: 2002-11-25
Publication date: 2006-10-11
Anticipated expiration: 2022-11-25
Also published as: JP2004179731A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、データ転送装置、データ転送方法、データ転送プログラム、ならびに、データ転送プログラムが記録された記憶媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ネットワーク上を流れるデータパケットを所定の宛先に転送するデータ転送装置が、インターネットなどのネットワークにおける主要な構成要素として知られている。これらのデータ転送装置による転送方式は、通信を行う端末同士についてエンドツーエンドで確立された接続手段を用いて通信を行う回線接続型の転送方式と、データ転送装置がデータパケットを一時蓄積してからヘッダ部を参照して適切な宛先に送信する蓄積型の転送方式がある。
【０００３】
そして、蓄積型の転送方式は、入力されたパケットを一時的にバッファに蓄積するため、蓄積に伴う遅延の低減化、ならびに、度々到着する入力パケットのバッファあふれによるパケットロスを低減させることが、課題となっており、様々な対処方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−２９３８６７号公報（例えば、段落[００２０]）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、データ転送装置がパケットを受信する際に使用される入力ポート、ならびに、データ転送装置がパケットを送信する際に使用される出力ポートに対応して、バッファを設ける方式が、知られている。
【０００６】
まず、データ転送装置の入力ポートに対応する入力バッファを設ける方式が知られている。本方式は、入力ポートに到着したパケットを、その入力ポートに対応する入力バッファに一時格納するもので、入力ポートのトラフィック分だけを考慮して入力バッファを用意するために、入力バッファのメモリ効率に優れている反面、遅延が大きいことが知られている。つまり、入力バッファ内の先着したパケットを転送する出力ポートが通信中によって塞がっていた場合に、入力バッファ内の後から受信したパケットは、先着したパケットの送信を待つために遅延が発生する。
【０００７】
また、データ転送装置の出力ポートに対応する出力バッファを設ける方式が知られている。これにより、入力ポートに先着したパケットの送信を待つことなく、次々にパケットが出力バッファに格納されるため、遅延は低減される。しかし、所定の出力ポートに複数の入力ポートからのトラフィックが集中することも考えられるので、複数の入力ポートからのトラフィック分の出力バッファのメモリ量を確保するために、出力バッファのメモリの使用は、あまり効率的とはいえないので、パケットロスを発生させてしまうこともある。
【０００８】
よって、入力バッファおよび出力バッファの効果は異なっており、どちらの方式が優れているかは、データ転送装置が処理するトラフィックの量などによって変わってくるため、一概に決めるのは困難である。また、ネットワーク上を流れるトラフィックは、映像情報のようにデータ量に周期性があるものや、電子メールのように一時的に大量の通信を伴うバースト性のあるものなど、様々である。よって、こうしたトラフィックに対応して、パケットロスおよび遅延を低減させる蓄積型の転送方式が、求められている。
【０００９】
そこで本発明は、前記に鑑み、パケットロスを減らしつつ転送に関する遅延を低減させるデータ転送装置を提供することを、主な目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために創案されたものであり、まず、請求項１に記載のデータ転送装置は、入力ポートから受信したパケットを前記入力ポートに対応する入力バッファに格納する手段と、前記パケットの経路を検索する手段と、前記パケットの経路となる出力ポートに対応する出力バッファに前記パケットを格納する手段と、前記出力バッファから前記出力ポートを介して前記パケットを送信する手段とを有するデータ転送装置において、前記データ転送装置が、前記パケットの経路に対応する前記出力バッファに格納されているパケットの量を調査する出力バッファ制御部と、前記出力バッファ制御部から通知された前記出力バッファに格納されている前記パケットの量に応じて前記入力バッファに格納されているパケットの保留時間を、前記出力バッファが複数の入力バッファからパケットを集中して受けることを回避するように入力バッファごとに決定する入力バッファ制御部とを含めて構成されることを特徴とする。
【００１１】
かかる構成によれば、出力バッファに格納されたパケットの量に応じて、入力バッファの保留時間が決定される。その結果、入力バッファにパケットを保留させておくことにより、出力バッファは、複数の入力バッファからパケットを集中して受けることを回避できる。
【００１２】
また、請求項２に記載のデータ転送装置は、請求項１に記載のデータ転送装置であって、前記入力バッファ制御部が、前記出力バッファに格納されているパケットの量が所定のしきい値を超えている場合は、前記入力バッファに格納されているパケットの保留時間を増加させることを特徴とする。
【００１３】
かかる構成によれば、出力バッファのパケット量の増加に応じて、入力バッファは、格納するパケットの保留時間を増加させる。
【００１４】
さらに、請求項３に記載のデータ転送装置は、請求項１に記載のデータ転送装置であって、前記入力バッファ制御部が、所定の期間における前記出力バッファに格納されているパケットの量の平均値が、所定のしきい値を上回ることを契機として、前記入力バッファに格納されているパケットの保留時間を増加させることを特徴とする。
【００１５】
かかる構成によれば、出力バッファのパケット量の所定期間における平均値の増加に応じて、入力バッファは、格納するパケットの保留時間を増加させる。
【００１６】
また、請求項４に記載のデータ転送装置は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のデータ転送装置であって、前記入力バッファ制御部が、所定の期間における前記出力バッファに格納されているパケットの量が、所定のしきい値を下回り続けることを契機として、前記入力バッファに格納されているパケットの保留時間を減少させることを特徴とする。
【００１７】
かかる構成によれば、出力バッファのパケット量の減少に応じて、入力バッファは、格納するパケットの保留時間を減少させる。
【００１８】
さらに、請求項５に記載のデータ転送装置は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のデータ転送装置であって、前記入力バッファ制御部が、所定の期間における前記出力バッファに格納されているパケットの量の平均値が、所定のしきい値を下回ることを契機として、前記入力バッファに格納されているパケットの保留時間を減少させることを特徴とする。
【００１９】
かかる構成によれば、出力バッファのパケット量の所定期間における平均値の減少に応じて、入力バッファは、格納するパケットの保留時間を減少させる。
【００２０】
また、請求項６に記載のデータ転送装置は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のデータ転送装置であって、前記入力バッファ制御部が、前記パケットの経路に対応する、複数の前記出力バッファに格納されているパケットの量から、前記入力バッファに格納されているパケットの保留時間を決定することを特徴とする。
【００２１】
かかる構成によれば、入力バッファは、複数の出力バッファに関するパケット量を参照して、保留時間を決定する。
【００２２】
さらに、請求項７に記載のデータ転送方法は、前記データ転送装置が、前記入力ポートから受信した前記パケットを、前記出力ポートに対応する複数の前記入力バッファに分配して格納することを特徴とする。
【００２３】
かかる方法によれば、所定の入力ポートに到着したパケットは、出力ポートに対応する複数の入力バッファに格納される。
【００２４】
また、請求項８に記載のデータ転送方法は、データ転送方法であって、入力ポートから受信したパケットを前記入力ポートに対応する入力バッファに格納し、前記パケットの経路を検索し、前記パケットの経路となる出力ポートに対応する出力バッファに前記パケットを格納し、前記出力バッファから前記出力ポートを介して前記パケットを送信するデータ転送方法において、計算機が、前記パケットの経路に対応する前記出力バッファに格納されているパケットの量を調査し、前記調査された前記出力バッファに格納されている前記パケットの量に応じて前記入力バッファに格納されているパケットの保留時間を、前記出力バッファが複数の入力バッファからパケットを集中して受けることを回避するように入力バッファごとに決定することを特徴とする。
【００２５】
かかる方法によれば、出力バッファに格納されたパケットの量に応じて、入力バッファの保留時間が決定される。その結果、入力バッファにパケットを保留させておくことにより、出力バッファは、複数の入力バッファからパケットを集中して受けることを回避できる。
【００２６】
さらに、請求項９に記載のデータ転送方法は、請求項８に記載のデータ転送方法であって、計算機が、前記出力バッファに格納されているパケットの量が所定のしきい値を超えている場合は、前記入力バッファに格納されているパケットの保留時間を増加させることを特徴とする。
【００２７】
かかる方法によれば、出力バッファのパケット量の増加に応じて、入力バッファは、格納するパケットの保留時間を増加させる。
【００２８】
また、請求項１０に記載のデータ転送方法は、請求項８に記載のデータ転送方法であって、計算機が、所定の期間における前記出力バッファに格納されているパケットの量の平均値が、所定のしきい値を上回ることを契機として、前記入力バッファに格納されているパケットの保留時間を増加させることを特徴とする。
【００２９】
かかる方法によれば、出力バッファのパケット量の所定期間における平均値の増加に応じて、入力バッファは、格納するパケットの保留時間を増加させる。
【００３０】
また、請求項１１に記載のデータ転送プログラムは、入力ポートから受信したパケットを前記入力ポートに対応する入力バッファに格納するステップと、前記パケットの経路を検索するステップと、前記パケットの経路となる出力ポートに対応する出力バッファに前記パケットを格納するステップと、前記出力バッファから前記出力ポートを介して前記パケットを送信するステップとを有するデータ転送プログラムにおいて、前記プログラムが、計算機に、前記パケットの経路に対応する前記出力バッファに格納されているパケットの量を調査するステップと、前記調査された前記出力バッファに格納されている前記パケットの量に応じて前記入力バッファに格納されているパケットの保留時間を、前記出力バッファが複数の入力バッファからパケットを集中して受けることを回避するように入力バッファごとに決定するステップを実行させることを特徴とする。
【００３１】
かかる構成によれば、データ転送プログラムは、計算機に実行されることで、出力バッファに格納されたパケットの量に応じて、入力バッファの保留時間を決定させる。その結果、入力バッファにパケットを保留させておくことにより、出力バッファは、複数の入力バッファからパケットを集中して受けることを回避できる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明が適用されるデータ転送装置の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。まず、本実施形態のデータ転送装置の構成について、図１を参照して説明する。
【００３３】
図１に示すデータ転送装置１は、パケットロスを減らしつつ転送に関する遅延を低減させる機能を有する。このため、データ転送装置１は、データ転送装置１に入力されたパケットを保持する入力処理と、入力処理により保持されたパケットの宛先を決定する経路処理と、宛先が決定されたパケットを出力する出力処理とを各構成要素が分担して行う。なお、請求項における“計算機”は、データ転送装置１に相当する。以下、データ転送装置１の各構成要素について、より具体的に説明する。
【００３４】
データ転送装置１の入力処理を担当する構成要素は、データ転送装置１と外部のネットワークとのインタフェースである入力ポート１１と、入力ポート１１から受信したパケットを格納する入力バッファ１２と、入力バッファ１２の動作を制御する入力バッファ制御部１３とを含んで構成される。
【００３５】
データ転送装置１の経路処理を担当する経路処理部２０は、パケットのヘッダを参照して経路を検索する経路検索部２１と、経路検索部２１によって参照される経路表２２とを含んで構成される。
【００３６】
データ転送装置１の出力処理を担当する構成要素は、データ転送装置１と外部のネットワークとのインタフェースである出力ポート３１と、出力ポート３１から送信するパケットを格納する出力バッファ３２と、出力バッファ３２の動作を制御する出力バッファ制御部３３とを含んで構成される。
【００３７】
ここで、ポートとバッファとの対応について、説明する。入力バッファ１２は、入力ポート１１に対応付けられている。つまり、所定の入力ポート１１から受信したパケットは、その入力ポート１１に対応付けられた所定の入力バッファ１２に格納される。また、出力バッファ３２についても同様に、出力ポート３１に対応付けられている。つまり、所定の出力ポート３１から送信するパケットは、その出力ポート３１に対応付けられた所定の出力バッファ３２に格納され、出力ポート３１が通信可能になると、対応する出力バッファ３２の先頭に格納されたデータが、出力ポート３１を介して、送信される。
【００３８】
以上、本実施形態のデータ転送装置１の構成について、説明した。次に、図１を参照しつつ、本実施形態のデータ転送装置１の動作について、図２に沿って説明する。なお、図２は、データ転送装置１の動作に着目したフローチャートである。
【００３９】
まず、前準備（Ｓ１０１）について、説明する。データ転送装置１は、転送するデータのパケットが到着する前に、前準備をさせる。より具体的には、前準備は、例えば、入力ポート１１および出力ポート３１への回線の接続、入力バッファ１２および出力バッファ３２の領域の確保、入力ポート１１および出力ポート３１にネットワークのアドレスの割り当て、ならびに、経路表２２へのネットワークの経路の設定である。
【００４０】
次に、パケット到着（Ｓ１０２）について、説明する。データ転送装置１は、入力ポート１１に到着したパケットを受信し、その入力ポート１１に対応する入力バッファ１２に格納する。
【００４１】
そして、経路の検索（Ｓ１０３）について、説明する。データ転送装置１は、経路処理部２０を用いて、入力バッファ１２に格納されたパケットの経路を検索して、その経路の送信先となる出力ポート３１を決定する。具体的には、経路検索部２１は、パケットのヘッダに記入されているネットワークのアドレスをキーとして、経路表２２から検索を行う。
【００４２】
さらに、パケットの保留時間の設定（Ｓ１０４）について、説明する。データ転送装置１は、入力バッファ制御部１３を用いて、入力バッファ１２に格納するパケットの保留時間を、入力バッファ１２ごとに設定する。具体的には、まず、出力バッファ制御部３３は、経路の送信先となる出力ポート３１に対応する出力バッファ３２に格納されているパケットの量を調査する。次に、出力バッファ制御部３３は、入力バッファ制御部１３に、調査したパケットの量を通知する。さらに、入力バッファ制御部１３は、通知を受けたパケットの量を参照して、入力バッファ１２に格納するパケットの保留時間を設定する。
【００４３】
ここで、パケットの保留時間を算出する方法について、より具体的に説明する。まず、出力バッファ３２のパケットの量が所定のしきい値を超えている場合は、パケットの保留時間を増加させる。また、所定の期間における出力バッファ３２のパケットの量の平均値が所定のしきい値を超えている場合は、パケットの保留時間を増加させてもよい。一方、所定の期間における出力バッファ３２のパケットの量が、所定のしきい値を下回りつづけている場合は、パケットの保留時間を減少させる。なお、出力バッファ３２のパケットの量と所定のしきい値との比較は、所定の一時刻における測定量だけを用いてもよいし、所定の期間の測定量を平均化したものを、パケットの量の代表値として、所定のしきい値と比較してもよい。
【００４４】
また、パケットの待機（Ｓ１０５）について、説明する。データ転送装置１は、入力バッファ１２に格納されているパケットについて、少なくとも設定されている保留時間だけ、待機させる。
【００４５】
そして、パケット送信準備（Ｓ１０６）について、説明する。データ転送装置１は、経路検索（Ｓ１０３）および保留時間分の待機（Ｓ１０５）を終えたパケットを、その経路の出力ポート３１に対応する出力バッファ３２に格納する。次に、データ転送装置１は、出力バッファ３２に格納されたパケットの量が変更されたので、所定の時刻に、出力バッファ３２に格納されたパケットの量を、入力バッファ制御部１３に通知する。なお、入力バッファ制御部１３は、前記したように、通知された出力バッファ３２に格納されたパケットの量から、パケットの保留時間を適宜設定する（Ｓ１０４）。
【００４６】
さらに、パケットの送信（Ｓ１０７）について、説明する。データ転送装置１は、出力バッファ３２に格納されたパケットについて、出力ポート３１を用いて、他装置へ送信する。送信の終えたパケットは、出力バッファ３２から廃棄される。以上の、パケットの保留時間の設定（Ｓ１０４）から、パケットの送信（Ｓ１０７）までの動作が、繰り返される。
【００４７】
ここで、データ転送装置１が転送するパケットとして、複数の宛先に送信すべきパケットを扱う動作について、補足説明する。まず、経路検索（Ｓ１０３）によって、データ転送装置１は、所定のパケットが、複数の出力ポート３１に送信する旨を認識する。次に、データ転送装置１は、パケットの保留時間の設定（Ｓ１０４）を行う際に、パケットの保留時間を決定するための出力バッファ３２のパケット量について、複数の出力バッファ３２を参照する。
【００４８】
なお、複数の出力バッファ３２を参照した保留時間の決定は、例えば、マルチキャスト通信やブロードキャスト通信のように、所定のパケットが複数の出力ポート３１にコピーされて送信される場合に、送信対象となる出力バッファ３２のパケット量のうち、最大のパケット量を代表値として、その代表値から保留時間を計算する方法がある。
【００４９】
また、複数の出力バッファ３２を参照した保留時間の決定における別の例では、ＩＰｖ６（Internet Protocol version 6）におけるエニキャスト通信のように、所定のパケットが複数の出力ポート３１のいずれかに送信される場合に、送信対象となる出力バッファ３２のパケット量のうち、経路選択プロトコルによって選択された出力ポート３１に対応する出力バッファ３２のパケット量を代表値とし、または、送信対象となる出力バッファ３２のパケット量のうち、最小のパケット量を代表値として、その代表値から保留時間を計算する方法がある。
【００５０】
以上、本発明の一実施形態について説明した。かかる構成によれば、データ転送装置１は、出力バッファ３２に格納されたパケットの量に応じて、入力バッファ１２の保留時間を決定する。その結果、入力バッファ１２にパケットを保留させておくことにより、出力バッファ３２は、複数の入力バッファ１２からパケットを集中して受けることを回避できる。よって、出力バッファ３２は、複数の入力バッファ１２分のメモリを確保する必要がなくなり、データ転送装置１のメモリ効率が向上して、パケットロスが低減されるとともに、入力バッファ１２からパケットを受け付けることで、遅延を低減させることができる。
【００５１】
また、本発明においては、周期性があるバーストトラヒックを効率的に収容し、かつ、パケット廃棄を少なくするために、蓄積型スイッチ（例えば、データ転送装置１）内に「通勤時間帯における渋滞緩和策」と同様のトラヒックのタイムシフトを行うバッファを設置することにより、スイッチ内での渋滞を避けられ、かつ、渋滞回避ができるため遅延時間も短くでき、遅延時間の揺らぎも小さくできる。
【００５２】
以上説明した本発明は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で広く変形実施することができる。
【００５３】
例えば、データ転送装置１は、入力バッファ１２について、様々な構成とすることができる。入力バッファ１２の構成は、例えば、図３に示すように１つの入力ポート１１を、１つの入力バッファ１２に対応させる構成としてもよい。また、入力バッファ１２の構成は、図４に示すように１つの入力ポート１１を、出力バッファ３２に対応する複数の入力バッファ１２に対応させる構成としてもよい。さらに、データ転送装置１は、図４に示された構成を用いて、複数の宛先に送信するパケット（マルチキャスト通信のパケットなど）を、複数の入力バッファ１２にコピーして、入力バッファ１２ごとに、保留時間分だけパケットを待機させてから送信してもよい（図５参照）。
【００５４】
また、データ転送装置１は、転送するデータパケットのプロトコルの種別には依存しないので、ＩＰｖ４（Internet Protocol version 4）などの様々なプロトコルのパケットを、効率的に転送することができる。
【００５５】
さらに、データ転送装置１がパケットを通信するための入力および出力のポートは、物理的な通信回線としてもよいし、ＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode）におけるＶＣ（Virtual Connection）などの論理的な通信回線としてもよい。
【００５６】
【発明の効果】
請求項１に記載した発明により、出力バッファに格納されたパケットの量に応じて、入力バッファの保留時間が、前記出力バッファが複数の入力バッファからパケットを集中して受けることを回避するように入力バッファごとに決定される。その結果、入力バッファにパケットを保留させておくことにより、出力バッファは、複数の入力バッファからパケットを集中して受けることを回避できる。その結果、出力バッファは、複数の入力バッファ分のメモリを確保する必要がなくなり、バッファのメモリ効率が向上する。それにより、パケットロスが低減されるとともに、入力バッファ１２からパケットを受け付けることで、遅延を低減させることができる。
【００５７】
請求項２に記載した発明により、出力バッファのパケット量の増加に応じて、入力バッファは、格納するパケットの保留時間を増加させる。それにより、入力バッファは、空きの少ない出力バッファにパケットを格納させることを回避でき、パケットロスを低減させることができる。
【００５８】
請求項３に記載した発明により、出力バッファのパケット量の所定期間における平均値の増加に応じて、入力バッファは、格納するパケットの保留時間を増加させる。その結果、出力バッファは、格納するパケット量について、一時的な大きいパケット量の変化を吸収することができる。
【００５９】
請求項４に記載した発明により、出力バッファのパケット量の減少に応じて、入力バッファは、格納するパケットの保留時間を減少させる。それにより、入力バッファは、空きの多い出力バッファにパケットを格納させることで、保留時間に関する遅延を低減させることができる。
【００６０】
請求項５に記載した発明により、出力バッファのパケット量の所定期間における平均値の減少に応じて、入力バッファは、格納するパケットの保留時間を減少させる。その結果、出力バッファは、格納するパケット量について、一時的な大きいパケット量の変化を吸収することができる。
【００６１】
請求項６に記載した発明により、入力バッファは、複数の出力バッファに関するパケット量を参照して、保留時間を決定する。それにより、マルチキャストやブロードキャストのような複数の宛先に送信するパケットについても、パケットロスおよび遅延を低減させることができる。
【００６２】
請求項７に記載した発明により、所定の入力ポートに到着したパケットは、出力ポートに対応する複数の入力バッファに格納される。その結果、同一の入力バッファに格納されたパケットは、先着したパケットの送信動作に関する遅延が低減する。
【００６３】
請求項８に記載した発明により、出力バッファに格納されたパケットの量に応じて、入力バッファの保留時間が、前記出力バッファが複数の入力バッファからパケットを集中して受けることを回避するように入力バッファごとに決定される。その結果、入力バッファにパケットを保留させておくことにより、出力バッファは、複数の入力バッファからパケットを集中して受けることを回避できる。それにより、出力バッファは、複数の入力バッファ分のメモリを確保する必要がなくなり、バッファのメモリ効率が向上する。それにより、パケットロスが低減されるとともに、入力バッファからパケットを受け付けることで、遅延を低減させることができる。
【００６４】
請求項９に記載した発明により、出力バッファのパケット量の増加に応じて、入力バッファは、格納するパケットの保留時間を増加させる。その結果、入力バッファは、空きの少ない出力バッファにパケットを格納させることを回避でき、パケットロスを低減させることができる。
【００６５】
請求項１０に記載した発明により、出力バッファのパケット量の所定期間における平均値の増加に応じて、入力バッファは、格納するパケットの保留時間を増加させる。それにより、出力バッファは、格納するパケット量について、一時的な大きいパケット量の変化を吸収することができる。
【００６６】
請求項１１または請求項１２に記載した発明により、データ転送プログラムは、計算機に実行されることで、出力バッファに格納されたパケットの量に応じて、入力バッファの保留時間を、前記出力バッファが複数の入力バッファからパケットを集中して受けることを回避するように入力バッファごとに決定させる。その結果、入力バッファにパケットを保留させておくことにより、出力バッファは、複数の入力バッファからパケットを集中して受けることを回避できる。それにより、出力バッファは、複数の入力バッファ分のメモリを確保する必要がなくなり、バッファのメモリ効率が向上する。それにより、パケットロスが低減されるとともに、入力バッファからパケットを受け付けることで、遅延を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るデータ転送装置の構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るデータの転送動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態に係る１つの入力ポートに１つの入力バッファを対応させる構成図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る１つの入力ポートに複数の入力バッファを対応させる構成図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る複数の宛先に送信するパケットの転送動作を説明するイメージ図である。
【符号の説明】
１…データ転送装置
１１…入力ポート
１２…入力バッファ
１３…入力バッファ制御部
２０…経路処理部
２１…経路検索部
２２…経路表
３１…出力ポート
３２…出力バッファ
３３…出力バッファ制御部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a data transfer device, a data transfer method, a data transfer program, and a storage medium on which the data transfer program is recorded.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A data transfer device that transfers a data packet flowing on a network to a predetermined destination is known as a main component in a network such as the Internet. These data transfer apparatuses use a line connection type transfer system in which end-to-end connection means is established between communicating terminals, and the data transfer apparatus temporarily stores data packets. There is a storage type transfer method in which a header part is referred to and transmitted to an appropriate destination.
[0003]
The storage-type transfer method temporarily stores input packets in a buffer, so that the delay associated with storage can be reduced, and packet loss due to buffer overflow of input packets that frequently arrive can be reduced. There are problems and various coping methods have been proposed (for example, Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-8-293867 (for example, paragraph [0020])
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Here, a method of providing a buffer corresponding to an input port used when a data transfer device receives a packet and an output port used when the data transfer device transmits a packet is known. Yes.
[0006]
First, a method of providing an input buffer corresponding to an input port of a data transfer apparatus is known. In this method, packets that arrive at an input port are temporarily stored in the input buffer corresponding to the input port. In order to prepare the input buffer considering only the traffic of the input port, the memory efficiency of the input buffer is reduced. However, it is known that the delay is large. That is, when the output port for transferring the first-arrival packet in the input buffer is blocked during communication, the packet received later in the input buffer is delayed because it waits for transmission of the first-arrival packet.
[0007]
There is also known a method of providing an output buffer corresponding to the output port of the data transfer apparatus. As a result, the packets are successively stored in the output buffer without waiting for the transmission of the packets arriving at the input port, thereby reducing the delay. However, traffic from multiple input ports may be concentrated on a given output port. Therefore, in order to secure the amount of output buffer memory for traffic from multiple input ports, the use of output buffer memory is not recommended. Because it is not very efficient, packet loss may occur.
[0008]
Therefore, the effects of the input buffer and the output buffer are different, and which method is superior depends on the amount of traffic processed by the data transfer apparatus and so on, and it is difficult to determine generally. Further, the traffic flowing on the network is various such as data having periodicity in the amount of data such as video information and bursting having a large amount of communication temporarily such as e-mail. Therefore, there is a need for a storage-type transfer method that reduces packet loss and delay in response to such traffic.
[0009]
Therefore, in view of the above, the present invention has as its main object to provide a data transfer apparatus that can reduce a packet-related delay while reducing packet loss.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been developed to achieve the above object, and first, the data transfer apparatus according to claim 1 stores a packet received from an input port in an input buffer corresponding to the input port. Means for searching for a route of the packet, means for storing the packet in an output buffer corresponding to an output port serving as the route of the packet, and means for transmitting the packet from the output buffer via the output port An output buffer control unit that examines the amount of packets stored in the output buffer corresponding to the path of the packet; Stored in the output buffer notified from the output buffer control unit The packet holding time stored in the input buffer according to the amount of the packet , For each input buffer so that the output buffer avoids receiving packets from multiple input buffers in a concentrated manner And an input buffer control unit to be determined.
[0011]
According to such a configuration, the hold time of the input buffer is determined according to the amount of packets stored in the output buffer. As a result, by holding packets in the input buffer, the output buffer can avoid receiving packets from a plurality of input buffers in a concentrated manner.
[0012]
The data transfer device according to claim 2 is the data transfer device according to claim 1, wherein the input buffer control unit determines that the amount of packets stored in the output buffer is a predetermined threshold value. Is exceeded, the hold time of the packet stored in the input buffer is increased.
[0013]
According to such a configuration, the input buffer increases the holding time of the packet to be stored as the packet amount of the output buffer increases.
[0014]
Furthermore, the data transfer device according to claim 3 is the data transfer device according to claim 1, wherein the input buffer control unit averages the amount of packets stored in the output buffer in a predetermined period. The hold time of the packet stored in the input buffer is increased when the value exceeds a predetermined threshold value.
[0015]
According to such a configuration, the input buffer increases the hold time of the packet to be stored in accordance with the increase in the average value of the packet amount of the output buffer in the predetermined period.
[0016]
Further, the data transfer device according to claim 4 is the data transfer device according to any one of claims 1 to 3, wherein the input buffer control unit sets the output buffer in a predetermined period. The hold time of the packet stored in the input buffer is reduced when the amount of the stored packet continues to fall below a predetermined threshold value.
[0017]
According to such a configuration, the input buffer reduces the hold time of the packet to be stored in accordance with the decrease in the packet amount of the output buffer.
[0018]
Furthermore, the data transfer device according to claim 5 is the data transfer device according to any one of claims 1 to 3, wherein the input buffer control unit sets the output buffer in a predetermined period. The hold time of the packet stored in the input buffer is reduced when the average value of the amount of stored packets falls below a predetermined threshold value.
[0019]
According to this configuration, the input buffer decreases the hold time of the packet to be stored in accordance with the decrease in the average value of the packet amount of the output buffer in the predetermined period.
[0020]
A data transfer device according to claim 6 is the data transfer device according to any one of claims 1 to 5, wherein the input buffer control unit corresponds to a path of the packet. The holding time of the packet stored in the input buffer is determined from the amount of packets stored in the plurality of output buffers.
[0021]
According to such a configuration, the input buffer determines the holding time with reference to the packet amounts related to the plurality of output buffers.
[0022]
The data transfer method according to claim 7, wherein the data transfer device distributes and stores the packet received from the input port to a plurality of the input buffers corresponding to the output port. To do.
[0023]
According to this method, a packet that arrives at a predetermined input port is stored in a plurality of input buffers corresponding to the output port.
[0024]
The data transfer method according to claim 8 is a data transfer method, wherein a packet received from an input port is stored in an input buffer corresponding to the input port, a route of the packet is searched, In the data transfer method for storing the packet in an output buffer corresponding to an output port serving as a path, and transmitting the packet from the output buffer via the output port, the computer outputs the output buffer corresponding to the path of the packet. The amount of packets stored in the Stored in the examined output buffer The packet holding time stored in the input buffer according to the amount of the packet , For each input buffer so that the output buffer avoids receiving packets from multiple input buffers in a concentrated manner It is characterized by determining.
[0025]
According to this method, the hold time of the input buffer is determined according to the amount of packets stored in the output buffer. As a result, by holding packets in the input buffer, the output buffer can avoid receiving packets from a plurality of input buffers in a concentrated manner.
[0026]
Furthermore, the data transfer method according to claim 9 is the data transfer method according to claim 8, wherein the computer has an amount of packets stored in the output buffer exceeding a predetermined threshold value. In this case, the holding time of the packet stored in the input buffer is increased.
[0027]
According to this method, the input buffer increases the hold time of the packet to be stored in accordance with the increase in the packet amount of the output buffer.
[0028]
The data transfer method according to claim 10 is the data transfer method according to claim 8, wherein the computer has an average value of the amount of packets stored in the output buffer in a predetermined period as a predetermined value. The holding time of the packet stored in the input buffer is increased when the threshold value is exceeded.
[0029]
According to this method, the input buffer increases the hold time of the packet to be stored in accordance with the increase in the average value of the packet amount of the output buffer in the predetermined period.
[0030]
The data transfer program according to claim 11 includes a step of storing a packet received from an input port in an input buffer corresponding to the input port, a step of searching for a route of the packet, and a route of the packet. In a data transfer program comprising: storing the packet in an output buffer corresponding to an output port; and transmitting the packet from the output buffer via the output port, the program sends the packet to the computer Examining the amount of packets stored in the output buffer corresponding to the path; Stored in the examined output buffer The packet holding time stored in the input buffer according to the amount of the packet , For each input buffer so that the output buffer avoids receiving packets from multiple input buffers in a concentrated manner The determining step is executed.
[0031]
According to such a configuration, the data transfer program is executed by the computer to determine the hold time of the input buffer according to the amount of packets stored in the output buffer. As a result, by holding packets in the input buffer, the output buffer can avoid receiving packets from a plurality of input buffers in a concentrated manner.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a data transfer device to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. First, the configuration of the data transfer apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG.
[0033]
The data transfer apparatus 1 shown in FIG. 1 has a function of reducing delay related to transfer while reducing packet loss. For this reason, the data transfer apparatus 1 outputs an input process for holding a packet input to the data transfer apparatus 1, a path process for determining the destination of the packet held by the input process, and a packet for which the destination has been determined. Each component performs the output process. The “computer” in the claims corresponds to the data transfer apparatus 1. Hereinafter, each component of the data transfer apparatus 1 will be described more specifically.
[0034]
The components in charge of input processing of the data transfer device 1 are an input port 11 that is an interface between the data transfer device 1 and an external network, an input buffer 12 that stores packets received from the input port 11, and an input buffer 12 And an input buffer control unit 13 for controlling the operation of the above.
[0035]
The route processing unit 20 in charge of route processing of the data transfer apparatus 1 includes a route search unit 21 that searches for a route with reference to a packet header, and a route table 22 that is referred to by the route search unit 21. The
[0036]
The components in charge of output processing of the data transfer apparatus 1 are an output port 31 that is an interface between the data transfer apparatus 1 and an external network, an output buffer 32 that stores packets transmitted from the output port 31, and an output buffer 32. And an output buffer control unit 33 for controlling the operation.
[0037]
Here, the correspondence between ports and buffers will be described. The input buffer 12 is associated with the input port 11. That is, a packet received from a predetermined input port 11 is stored in a predetermined input buffer 12 associated with the input port 11. Similarly, the output buffer 32 is associated with the output port 31. That is, a packet transmitted from a predetermined output port 31 is stored in a predetermined output buffer 32 associated with the output port 31, and when the output port 31 becomes communicable, it is stored at the head of the corresponding output buffer 32. The transmitted data is transmitted via the output port 31.
[0038]
The configuration of the data transfer device 1 according to this embodiment has been described above. Next, the operation of the data transfer apparatus 1 of this embodiment will be described with reference to FIG. 2 with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart focusing on the operation of the data transfer apparatus 1.
[0039]
First, preparation (S101) will be described. The data transfer apparatus 1 makes preparations before a packet of data to be transferred arrives. More specifically, the preparation includes, for example, connection of a line to the input port 11 and the output port 31, securing an area for the input buffer 12 and the output buffer 32, and assigning a network address to the input port 11 and the output port 31. , And the setting of the route of the network to the route table 22.
[0040]
Next, packet arrival (S102) will be described. The data transfer apparatus 1 receives a packet that has arrived at the input port 11 and stores it in the input buffer 12 corresponding to the input port 11.
[0041]
The route search (S103) will be described. The data transfer device 1 uses the route processing unit 20 to search the route of the packet stored in the input buffer 12 and determines the output port 31 that is the destination of the route. Specifically, the route search unit 21 performs a search from the route table 22 using the network address written in the packet header as a key.
[0042]
Further, the setting of the packet hold time (S104) will be described. The data transfer device 1 uses the input buffer control unit 13 to set the hold time of the packet stored in the input buffer 12 for each input buffer 12. Specifically, first, the output buffer control unit 33 examines the amount of packets stored in the output buffer 32 corresponding to the output port 31 that is the transmission destination of the path. Next, the output buffer control unit 33 notifies the input buffer control unit 13 of the amount of the investigated packet. Further, the input buffer control unit 13 refers to the notified amount of packets and sets the hold time of the packets to be stored in the input buffer 12.
[0043]
Here, a method for calculating the packet hold time will be described more specifically. First, when the amount of packets in the output buffer 32 exceeds a predetermined threshold, the packet hold time is increased. Further, when the average value of the amount of packets in the output buffer 32 in a predetermined period exceeds a predetermined threshold, the packet hold time may be increased. On the other hand, if the amount of packets in the output buffer 32 during a predetermined period continues to fall below a predetermined threshold, the packet hold time is decreased. Note that the comparison between the amount of packets in the output buffer 32 and the predetermined threshold value may use only the measured amount at a predetermined time, or the average of the measured amount for a predetermined period may be used as the packet. As a representative value of the quantity, it may be compared with a predetermined threshold value.
[0044]
The packet waiting (S105) will be described. The data transfer apparatus 1 causes the packet stored in the input buffer 12 to wait for at least the set hold time.
[0045]
The packet transmission preparation (S106) will be described. The data transfer apparatus 1 stores the packet for which the route search (S103) and the standby time for the hold time (S105) have been completed in the output buffer 32 corresponding to the output port 31 of the route. Next, the data transfer device 1 notifies the input buffer control unit 13 of the amount of packets stored in the output buffer 32 at a predetermined time because the amount of packets stored in the output buffer 32 has been changed. . As described above, the input buffer control unit 13 appropriately sets the packet hold time from the notified amount of packets stored in the output buffer 32 (S104).
[0046]
Further, packet transmission (S107) will be described. The data transfer device 1 transmits the packet stored in the output buffer 32 to another device using the output port 31. The packet that has been transmitted is discarded from the output buffer 32. The operations from the setting of the packet hold time (S104) to the packet transmission (S107) are repeated.
[0047]
Here, a supplementary description will be given of an operation for handling a packet to be transmitted to a plurality of destinations as a packet to be transferred by the data transfer apparatus 1. First, the data transfer apparatus 1 recognizes that a predetermined packet is transmitted to the plurality of output ports 31 by route search (S103). Next, when setting the packet hold time (S104), the data transfer apparatus 1 refers to the plurality of output buffers 32 for the packet amount of the output buffer 32 for determining the packet hold time.
[0048]
The determination of the hold time with reference to the plurality of output buffers 32 becomes a transmission target when a predetermined packet is copied to the plurality of output ports 31 and transmitted, for example, as in multicast communication or broadcast communication. There is a method of calculating the hold time from the representative value with the maximum packet amount of the packet amount of the output buffer 32 as a representative value.
[0049]
In another example of determining the hold time with reference to a plurality of output buffers 32, a predetermined packet is transmitted to one of the plurality of output ports 31 as in anycast communication in IPv6 (Internet Protocol version 6). The packet amount of the output buffer 32 corresponding to the output port 31 selected by the route selection protocol out of the packet amount of the output buffer 32 to be transmitted is a representative value, or the output buffer 32 to be transmitted There is a method of calculating the hold time from the representative value with the smallest packet amount as a representative value.
[0050]
The embodiment of the present invention has been described above. According to this configuration, the data transfer apparatus 1 determines the holding time of the input buffer 12 according to the amount of packets stored in the output buffer 32. As a result, by holding packets in the input buffer 12, the output buffer 32 can avoid receiving packets from a plurality of input buffers 12 in a concentrated manner. Therefore, the output buffer 32 does not need to secure the memory for the plurality of input buffers 12, improves the memory efficiency of the data transfer apparatus 1, reduces packet loss, and accepts packets from the input buffer 12. Thus, the delay can be reduced.
[0051]
Further, in the present invention, in order to efficiently accommodate periodic burst traffic and to reduce packet discard, the storage type switch (for example, the data transfer apparatus 1) has a “congestion alleviation during commuting time zone”. Shift the traffic time in the same way as Ba By installing a buffer, it is possible to avoid traffic jams in the switch and to avoid traffic jams, so that the delay time can be shortened and fluctuations in the delay time can be reduced.
[0052]
The present invention described above can be widely modified without departing from the spirit of the invention.
[0053]
For example, the data transfer apparatus 1 can have various configurations for the input buffer 12. The configuration of the input buffer 12 may be, for example, a configuration in which one input port 11 corresponds to one input buffer 12 as shown in FIG. Further, the configuration of the input buffer 12 may be configured such that one input port 11 corresponds to a plurality of input buffers 12 corresponding to the output buffer 32 as shown in FIG. Furthermore, the data transfer apparatus 1 uses the configuration shown in FIG. 4 to copy a packet (such as a packet for multicast communication) to be transmitted to a plurality of destinations to a plurality of input buffers 12, and Alternatively, the packet may be sent after waiting for the holding time (see FIG. 5).
[0054]
In addition, since the data transfer apparatus 1 does not depend on the protocol type of the data packet to be transferred, it can efficiently transfer packets of various protocols such as IPv4 (Internet Protocol version 4).
[0055]
Furthermore, the input and output ports through which the data transfer apparatus 1 communicates packets may be physical communication lines, or logical communication lines such as VC (Virtual Connection) in ATM (Asynchronous Transfer Mode). Also good.
[0056]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the holding time of the input buffer depends on the amount of packets stored in the output buffer. , For each input buffer so that the output buffer avoids receiving packets from multiple input buffers in a concentrated manner It is determined. As a result, by holding packets in the input buffer, the output buffer can avoid receiving packets from a plurality of input buffers in a concentrated manner. As a result, the output buffer does not need to secure memory for a plurality of input buffers, and the buffer memory efficiency is improved. Thereby, the packet loss is reduced, and the delay can be reduced by receiving the packet from the input buffer 12.
[0057]
According to the second aspect of the present invention, the input buffer increases the hold time of the packet to be stored in accordance with the increase in the packet amount of the output buffer. As a result, the input buffer can avoid storing the packet in the output buffer with a small vacancy, and the packet loss can be reduced.
[0058]
According to the invention described in claim 3, the input buffer increases the hold time of the packet to be stored in accordance with the increase in the average value of the packet amount of the output buffer in the predetermined period. As a result, the output buffer can absorb a temporary large change in the packet amount with respect to the stored packet amount.
[0059]
According to the invention described in claim 4, the input buffer reduces the hold time of the packet to be stored in accordance with the decrease in the packet amount of the output buffer. Thereby, the input buffer can reduce the delay related to the hold time by storing the packet in the output buffer with a lot of free space.
[0060]
According to the fifth aspect of the present invention, the input buffer reduces the hold time of the packet to be stored in accordance with a decrease in the average value of the packet amount of the output buffer in a predetermined period. As a result, the output buffer can absorb a temporary large change in the packet amount with respect to the stored packet amount.
[0061]
According to the sixth aspect of the present invention, the input buffer determines the hold time with reference to the packet amounts related to the plurality of output buffers. Thereby, packet loss and delay can be reduced even for packets transmitted to a plurality of destinations such as multicast and broadcast.
[0062]
According to the seventh aspect of the present invention, a packet that arrives at a predetermined input port is stored in a plurality of input buffers corresponding to the output port. As a result, the packets stored in the same input buffer reduce the delay related to the transmission operation of the first-arrival packet.
[0063]
According to the invention described in claim 8, the holding time of the input buffer is determined according to the amount of packets stored in the output buffer. , For each input buffer so that the output buffer avoids receiving packets from multiple input buffers in a concentrated manner It is determined. As a result, by holding packets in the input buffer, the output buffer can avoid receiving packets from a plurality of input buffers in a concentrated manner. As a result, the output buffer does not need to secure memory for a plurality of input buffers, and the memory efficiency of the buffer is improved. Thereby, the packet loss is reduced, and the delay can be reduced by receiving the packet from the input buffer.
[0064]
According to the ninth aspect of the present invention, the input buffer increases the hold time of the packet to be stored in accordance with the increase in the packet amount of the output buffer. As a result, the input buffer can avoid storing the packet in the output buffer with a small vacancy, and the packet loss can be reduced.
[0065]
According to the invention described in claim 10, the input buffer increases the hold time of the packet to be stored in accordance with the increase of the average value of the packet amount of the output buffer in the predetermined period. Thereby, the output buffer can absorb a temporary large change in the packet amount with respect to the packet amount to be stored.
[0066]
According to the invention described in claim 11 or claim 12, when the data transfer program is executed by the computer, the hold time of the input buffer is set in accordance with the amount of packets stored in the output buffer. , For each input buffer so that the output buffer avoids receiving packets from multiple input buffers in a concentrated manner Let me decide. As a result, by holding packets in the input buffer, the output buffer can avoid receiving packets from a plurality of input buffers in a concentrated manner. As a result, the output buffer does not need to secure memory for a plurality of input buffers, and the memory efficiency of the buffer is improved. Thereby, the packet loss is reduced, and the delay can be reduced by receiving the packet from the input buffer.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a data transfer apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a data transfer operation according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram in which one input buffer is associated with one input port according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram in which a plurality of input buffers are associated with one input port according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an image diagram illustrating a transfer operation of a packet transmitted to a plurality of destinations according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Data transfer device
11 ... Input port
12 ... Input buffer
13 ... Input buffer controller
20: Route processing unit
21 ... Route search part
22 ... Route table
31 ... Output port
32 ... Output buffer
33 ... Output buffer control unit

Claims

Means for storing a packet received from an input port in an input buffer corresponding to the input port; means for searching for a route of the packet; and storing the packet in an output buffer corresponding to an output port serving as the route of the packet. Means for transmitting the packet from the output buffer via the output port, wherein the data transfer device is configured to transmit a packet stored in the output buffer corresponding to the path of the packet. An output buffer control unit that investigates the amount; and a hold time of the packet stored in the input buffer according to the amount of the packet stored in the output buffer notified from the output buffer control unit , The buffer avoids concentrating packets from multiple input buffers Data transfer apparatus characterized by being configured to include an input buffer control unit for determining for each input buffer.

The input buffer control unit increases the holding time of the packet stored in the input buffer when the amount of the packet stored in the output buffer exceeds a predetermined threshold value. The data transfer device according to claim 1.

The input buffer control unit holds a packet stored in the input buffer when an average value of the amount of packets stored in the output buffer in a predetermined period exceeds a predetermined threshold. 2. The data transfer apparatus according to claim 1, wherein the time is increased.

The input buffer control unit sets the hold time of the packet stored in the input buffer when the amount of the packet stored in the output buffer in a predetermined period continues to fall below a predetermined threshold. 4. The data transfer device according to claim 1, wherein the data transfer device is reduced.

The input buffer control unit holds a packet stored in the input buffer when an average value of the amount of packets stored in the output buffer in a predetermined period falls below a predetermined threshold. 4. The data transfer device according to claim 1, wherein the time is reduced.

The input buffer control unit determines a holding time of a packet stored in the input buffer from an amount of packets stored in the plurality of output buffers corresponding to the path of the packet. The data transfer apparatus according to claim 1.

7. The data transfer device according to claim 1, wherein the data transfer device distributes and stores the packet received from the input port to the plurality of input buffers corresponding to the output port. The data transfer device described in 1.

A packet received from an input port is stored in an input buffer corresponding to the input port, a path of the packet is searched, the packet is stored in an output buffer corresponding to an output port serving as the path of the packet, and the output buffer In the data transfer method of transmitting the packet from the output port through the output port, a computer investigates the amount of the packet stored in the output buffer corresponding to the path of the packet, and sends it to the examined output buffer. For each input buffer, the hold time of the packet stored in the input buffer according to the amount of the stored packet is determined for each input buffer so as to avoid the output buffer from receiving packets from a plurality of input buffers. A data transfer method characterized by determining.

9. The computer according to claim 8, wherein when the amount of packets stored in the output buffer exceeds a predetermined threshold, the holding time of the packets stored in the input buffer is increased. The data transfer method described in 1.

The computer increases the hold time of the packet stored in the input buffer when an average value of the amount of packets stored in the output buffer in a predetermined period exceeds a predetermined threshold. 9. The data transfer method according to claim 8, wherein:

Storing a packet received from an input port in an input buffer corresponding to the input port; searching for a path of the packet; and storing the packet in an output buffer corresponding to an output port serving as the path of the packet A data transfer program comprising: a step of transmitting the packet from the output buffer via the output port; wherein the program stores the packet stored in the output buffer corresponding to the path of the packet in a computer a step of investigating the amount of the hold time of the packet stored in the input buffer according to the amount of the packets stored in the surveyed said output buffer, said output buffer from a plurality of input buffers Enter to avoid receiving packets centrally. Data transfer program for causing to perform the steps of determining for each buffer.

A storage medium on which the data transfer program according to claim 11 is recorded.