時間上高效的計(jì)數(shù)器和計(jì)量器架構(gòu)的制作方法
【專利說明】時間上高效的計(jì)數(shù)器和計(jì)量器架構(gòu)
[0001]相關(guān)串請的交叉引用
[0002]本申請要求2013年5月3日提交的、名稱為“Time Efficient Counters andMeters Architecture (時間上高效的計(jì)數(shù)器和計(jì)量器架構(gòu))”、美國臨時專利申請第61/819，081號的權(quán)利，該臨時專利申請的公開內(nèi)容在此通過引用并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開總體上涉及計(jì)數(shù)器和計(jì)量器，并且更具體地，涉及在通信網(wǎng)絡(luò)中所使用的計(jì)數(shù)器和計(jì)量器。
【背景技術(shù)】
[0004]通信網(wǎng)絡(luò)通常采用諸如交換機(jī)、網(wǎng)橋和路由器的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，在這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備執(zhí)行操作時，需要與網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量關(guān)聯(lián)的事件計(jì)數(shù)信息(例如，分組計(jì)數(shù)和/或分組字節(jié)計(jì)數(shù))。為了減小面積和/或功耗，一些網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)使用在相對廉價的存儲器中(例如，動態(tài)隨機(jī)訪問存儲器(DRAM)或靜態(tài)隨機(jī)訪問存儲器(SRAM))存儲計(jì)數(shù)值的計(jì)數(shù)器。由于在給定時間間隔中將被計(jì)數(shù)的事件數(shù)目不斷增加，但計(jì)數(shù)器存儲器的更新速率卻可能很慢，以致不能實(shí)時提供所述事件的精確計(jì)數(shù)。因此，計(jì)數(shù)器存儲器的更新可能會對需要快速計(jì)數(shù)的應(yīng)用產(chǎn)生限制?？梢圆捎媒y(tǒng)計(jì)估計(jì)技術(shù)降低存儲計(jì)數(shù)器所需要進(jìn)行更新的平均速率，這可能適合于不需要精確計(jì)數(shù)的計(jì)量應(yīng)用或其它應(yīng)用，并且這通常也減少了存儲器空間/面積。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一個實(shí)施例中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包含多個接口，所述多個接口被配置成從網(wǎng)絡(luò)接收將由所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備處理的分組。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備還包含負(fù)載確定電路，所述負(fù)載確定電路被配置成確定網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的分組業(yè)務(wù)負(fù)載是否高于業(yè)務(wù)負(fù)載閾值；以及，雙模計(jì)數(shù)器模塊，所述雙模計(jì)數(shù)器模塊被配置成(i)響應(yīng)于對負(fù)載確定單元確定分組業(yè)務(wù)負(fù)載高于業(yè)務(wù)負(fù)載閾值，使用第一計(jì)數(shù)模式來確定與所接收的分組相關(guān)聯(lián)的份額計(jì)數(shù)，以及(ii)響應(yīng)于對負(fù)載確定單元確定分組業(yè)務(wù)負(fù)載不高于業(yè)務(wù)負(fù)載閾值，使用不同于所述第一計(jì)數(shù)模式的第二計(jì)數(shù)模式來確定與所接收的分組相關(guān)聯(lián)的份額計(jì)數(shù)。
[0006]在另一個實(shí)施例中，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中進(jìn)行事件計(jì)數(shù)的方法包括:從網(wǎng)絡(luò)接收將由所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備處理的分組，并且確定網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的分組業(yè)務(wù)負(fù)載是否高于業(yè)務(wù)負(fù)載閾值。所述方法還包括，響應(yīng)于確定分組業(yè)務(wù)負(fù)載高于業(yè)務(wù)負(fù)載閾值，使用第一計(jì)數(shù)模式來確定與所接收的分組相關(guān)聯(lián)的份額計(jì)數(shù)；以及，響應(yīng)于確定分組業(yè)務(wù)負(fù)載不高于業(yè)務(wù)負(fù)載閾值，使用不同于所述第一計(jì)數(shù)模式的第二計(jì)數(shù)模式來確定與所接收的分組相關(guān)聯(lián)的份額計(jì)數(shù)。
[0007]在又一個實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包含多個接口，所述多個接口被配置成從網(wǎng)絡(luò)接收將由所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備處理的分組；以及，計(jì)數(shù)器模塊，所述計(jì)數(shù)器模塊被配置成使用統(tǒng)計(jì)采樣操作，估計(jì)與經(jīng)由所述多個接口接收的分組相關(guān)聯(lián)的份額計(jì)數(shù)，該統(tǒng)計(jì)采樣操作根據(jù)基于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的帶寬度量的控制參數(shù)而被執(zhí)行。
[0008]在另外的又一個實(shí)施例中，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中進(jìn)行事件計(jì)數(shù)的方法包括:從網(wǎng)絡(luò)接收由所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備處理的分組；以及，利用根據(jù)基于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的帶寬度量的控制參數(shù)所執(zhí)行的統(tǒng)計(jì)采樣操作，估計(jì)與所接收的分組相關(guān)聯(lián)的份額計(jì)數(shù)。
[0009]在另一個實(shí)施例中，在網(wǎng)絡(luò)中使用的計(jì)量器模塊包括一致性單元，所述一致性單元被配置成對存儲一致性指示符的一致性存儲器進(jìn)行訪問，所述一致性指示符指示所允許的分組業(yè)務(wù)速率是否已經(jīng)被超出，并且至少部分基于所述一致性指示符來對在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上接收的分組進(jìn)行分類。該計(jì)量器模塊還包含采樣單元，所述采樣單元被配置成，響應(yīng)于一致性單元對分組的分類，對與所接收的分組中的至少一些分組相關(guān)的事件進(jìn)行采樣，并且提供所采樣的事件的指示符。此外，計(jì)量器模塊包含更新單元，所述更新單元被配置成訪問令牌桶存儲器，以至少基于所采樣的事件的指示符來更新存儲在該令牌桶存儲器中的令牌數(shù)目，所述令牌桶存儲器與一致性存儲器分開，并且在更新后的令牌數(shù)目指示所允許的分組業(yè)務(wù)速率已經(jīng)被超出時，訪問一致性存儲器以更新一致性指示符。
[0010]在又一個實(shí)施例中，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中計(jì)量流量的方法包括??訪問一致性存儲器，所述一致性存儲器存儲一致性指示符，所述一致性指示符指示所允許的分組業(yè)務(wù)速率是否已經(jīng)被超出，并且至少部分地基于一致性指示符來對該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上接收的分組進(jìn)行分類。所述方法還包括，響應(yīng)于一致性單元對分組的分類，對與所接收的分組中的至少一些分組相關(guān)的事件進(jìn)行采樣，并且提供所采樣的事件的指示符。所述方法還包括，訪問令牌桶存儲器，以至少基于所采樣的事件的指示符來更新存儲在該令牌桶存儲器中的令牌數(shù)目，所述令牌桶存儲器與一致性存儲器分開，并且在更新后的令牌數(shù)目指示所允許的分組業(yè)務(wù)速率已經(jīng)被超出時，訪問一致性存儲器以更新一致性指示符。
【附圖說明】
[0011]圖1是根據(jù)實(shí)施例的使用本公開的概率計(jì)數(shù)和確定計(jì)數(shù)技術(shù)的雙模計(jì)數(shù)模塊的示例框圖。
[0012]圖2是根據(jù)實(shí)施例的圖1的速率自適應(yīng)隊(duì)列的更詳細(xì)的框圖。
[0013]圖3是根據(jù)實(shí)施例的使用本公開的計(jì)量技術(shù)的計(jì)量器模塊的示例框圖。
[0014]圖4是根據(jù)實(shí)施例的在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中對事件進(jìn)行計(jì)數(shù)的示例方法的流程圖。
[0015]圖5是根據(jù)實(shí)施例的在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中對事件進(jìn)行計(jì)數(shù)的另一個示例方法的流程圖。
[0016]圖6是根據(jù)實(shí)施例的在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中計(jì)量業(yè)務(wù)量的示例方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]在下面所描述的一些實(shí)施例中，使用統(tǒng)計(jì)采樣來低差錯地估計(jì)以高于最大計(jì)數(shù)器存儲器更新速率的速率發(fā)生的事件。在這樣的一個實(shí)施例中，通過對相對較高的負(fù)載條件使用統(tǒng)計(jì)采樣、對通常更常見的相對較低的負(fù)載條件使用確定采樣，總體上降低了估計(jì)誤差。在一些實(shí)施例中，通過使用專門的采樣策略和更新策略，估計(jì)誤差進(jìn)一步(或反倒)被減小。在一些實(shí)施例中，例如，采樣概率和計(jì)數(shù)增量基于能夠進(jìn)行設(shè)置的控制參數(shù)，該控制參數(shù)用于最小化估計(jì)誤差或以其它方式來減小估計(jì)誤差，同時仍然保證不超出(或很少超出)最大計(jì)數(shù)器存儲器更新速率，即使在接近網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(例如，路由器等)的最大帶寬時也是如此。在實(shí)施例中，采樣概率和計(jì)數(shù)器增量還基于與所計(jì)數(shù)的事件相關(guān)聯(lián)的分組的長度，從而利用較長的分組長度通常對應(yīng)于更低的事件產(chǎn)生速率的這一事實(shí)的優(yōu)勢。
[0018]在下面描述的其它實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的計(jì)量器模塊包含存儲計(jì)量器的一致性狀態(tài)的一致性存儲器，其與存儲令牌桶的計(jì)量器存儲器分開。在一些實(shí)施例中，上面引入的計(jì)數(shù)/估計(jì)技術(shù)被用于減少計(jì)數(shù)中的(即，被移除的令牌的數(shù)目)估計(jì)誤差。在一個實(shí)施例中，由于使用了這些計(jì)數(shù)/估計(jì)技術(shù)，僅僅需要以很高的速率(例如，大于或等于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的最大帶寬)來訪問相對較小的一致性存儲器，而相對較大的計(jì)量器存儲器則是具有相對較慢的訪問/更新速率的廉價存儲器。
[0019]圖1是根據(jù)實(shí)施例的使用本公開的計(jì)數(shù)技術(shù)的雙模計(jì)數(shù)器模塊10的示例框圖。雖然在此總體上稱作“計(jì)數(shù)器”模塊，但是，應(yīng)該注意的是，在至少一些場景中，雙模計(jì)數(shù)器模塊10不是提供精確計(jì)數(shù)，而是對計(jì)數(shù)進(jìn)行估計(jì)，并且在某些實(shí)施例中，在任何情況下都根本沒有提供精確的計(jì)數(shù)，這些內(nèi)容通過下面的描述將變得清楚。雙模計(jì)數(shù)器模塊10被布置在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備12之內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備12通常連接兩個或更多個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、網(wǎng)段、子網(wǎng)等。在不同實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備12是路由器設(shè)備、網(wǎng)橋設(shè)備、交換機(jī)設(shè)備、分組處理器、網(wǎng)絡(luò)處理器、或被配置成在聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中進(jìn)行操作的其它任何合適的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
[0020]網(wǎng)絡(luò)設(shè)備12還包含多個接口 14。在一些實(shí)施例中，接口 14通常包括物理接口、虛擬接口和/或邏輯接口，例如，物理端口、虛擬端口、隧道接口等。在一些實(shí)施例中，接口 14中的至少某些接口是可以充當(dāng)輸入端口或輸出端口的雙向端口。在其它實(shí)施例中，接口 14中的某些接口或全部接口是專用于輸入端口或?qū)Ｓ糜谳敵龆丝诘亩丝?。雖然在圖1中示出了十個接口，但是在其它實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備12包含不同于十個的適當(dāng)數(shù)目的接口，例如，包含多于十個的接口或少于十個的接口。
[0021]雙模計(jì)數(shù)器模塊10通常被配置成，采用對應(yīng)于不同采樣和/或更新策略模式的至少兩種計(jì)數(shù)模式，大體上實(shí)時地確定與經(jīng)由接口 14所接收的分組相關(guān)聯(lián)的份額計(jì)數(shù)其。在不同實(shí)施例中，由雙模計(jì)數(shù)器模塊10所確定的計(jì)數(shù)是所接收的分組的數(shù)目、所接收的分組中的字節(jié)的數(shù)目、所接收的分組中的字節(jié)塊的數(shù)目等。在至少某些場景和/或某些條件下，雙模計(jì)數(shù)器模塊10通過對計(jì)數(shù)進(jìn)行估計(jì)而不是提供精確的計(jì)數(shù)來確定份額的計(jì)數(shù)。雙模計(jì)數(shù)器模塊10在計(jì)數(shù)器存儲器20中存儲表示所確定的計(jì)數(shù)值的數(shù)據(jù)，計(jì)數(shù)器存儲器20包含從22-1到22-M的Μ個計(jì)數(shù)器的陣列。在實(shí)施例中，計(jì)數(shù)器存儲器20是單個物理存儲器。在其它實(shí)施例中，計(jì)數(shù)器存儲器20包含多個物理存儲器。在不同實(shí)施例中，計(jì)數(shù)器存儲器20是DRAM、SRAM(例如，嵌入式SRAM)、或其它任何合適的存儲器，并且能夠以高達(dá)更新速率最大值μ的速率(例如，每秒107的事件更新、每秒4x10 7的更新、每秒10 8的更新等)可靠地處理對計(jì)數(shù)器陣列的更新。雖然在此稱作“最大”更新速率，但是，需要注意的是，在一些實(shí)施例中，μ是比計(jì)數(shù)器存儲器20能夠處理的真正最大更新速率稍微低一些的速率(例如，μ是提供特定可靠程度的更新速率等)。在一個實(shí)施例中，從22-1到22-Μ中的每個計(jì)數(shù)器都與不同的分組流相關(guān)聯(lián)(計(jì)數(shù)/估計(jì)不同的分組流)。
[0022]在一個實(shí)施例中，從22-1到22-Μ中的每個計(jì)數(shù)器存儲精確表示計(jì)數(shù)值的值。在其它實(shí)施例中，為了節(jié)省存儲器空間，從22-1到22-Μ中的每個計(jì)數(shù)器存儲不精確表示計(jì)數(shù)值的值。例如，在不同實(shí)施例中，從22-1到22-Μ中的每個計(jì)數(shù)器存儲截短的計(jì)數(shù)值、或存儲表示計(jì)數(shù)值的尾數(shù)和指數(shù)。在2013年1月17日提交的、名稱為“Space Efficient Countersfor Network Devices (用于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的空間上高效的計(jì)數(shù)器)”、美國申請第13/744,093號中提供了存儲尾數(shù)/指數(shù)計(jì)數(shù)值的計(jì)數(shù)器的示例，通過引用將該申請的公開內(nèi)容并入本文。在一些實(shí)施例中，通過周期性地將計(jì)數(shù)值轉(zhuǎn)儲到大的存儲器中、或通過對在其中進(jìn)行計(jì)數(shù)/估計(jì)的測量時間間隔進(jìn)行限制，減少或消除從22-1到22-M中的每個計(jì)數(shù)器的溢出。
[0023]雙模計(jì)數(shù)器10還包含采樣單元30，其被配置成選擇性地采樣多個“事件”中的每個事件、或選擇性地不采樣多個“事件”中的每個事件。在一些實(shí)施例中，每個“事件”對應(yīng)于經(jīng)由接口 14中的一個接口所接收的不同分組的到達(dá)。在其它實(shí)施例中，每個事件對應(yīng)于不同類型的情況，例如，分組丟棄、分組鏡像(packet being mirrored)等。在實(shí)施例中，采樣單元30被配置成以統(tǒng)計(jì)模式(根據(jù)小于一的某個概率P)、或以確定模式(例如，以概率1對每個事件采樣、或?qū)γ渴畟€事件采樣等)選擇性地對事件進(jìn)行采樣。根據(jù)不同的實(shí)施例，下文對使用統(tǒng)計(jì)采樣模式和確定采樣模式的條件進(jìn)行了描述。
[0024]在圖1