DE60203450T2 - Verfahren und Schalter zur Überlastregelung - Google Patents

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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Hintergrund der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum selektiven Austausch von Steuer- und Zustandsinformationen zwischen Netzwerk-Vorrichtungen. Die Steuer- und Zustandsinformation wird über einen Datenblock (Frame) ausgetauscht, welcher skalierbar ist, um viele verschiedene Anwendungsmöglichkeiten zu unterstützen. Spezieller, ein Verfahren, welches auf der Verwendung von virtuellen Kanälen basiert, um die Steuerung von bestimmten Datenflüssen durch die Netzwerk-Vorrichtung zu erzielen, ohne den Fluss anderer Daten durch dieselbe Verbindung zu blockieren, die Nutzung der Bandbreite der Verbindung und den Durchsatz durch die Netzwerk-Vorrichtung effektiv erhöht.
  • Stand der Technik
  • Viele Arten von Netzwerk-Vorrichtungen sind nötig, um eine einwandfreie Funktion des Netzwerkes zu ermöglichen. Eine derartige Netzwerk-Vorrichtung wird üblicherweise als Schalter bezeichnet. Ein Schalter wird als eine Netzwerkkomponente definiert, welche eingehende Daten empfängt, die Daten temporär speichert und die Daten zurück zu einem anderen Anschluss schickt. Das Schalten wird durchgeführt, indem eine Zieladresse aus den eingehenden Daten bestimmt wird und die Daten an einen Anschluss oder eine Gruppe von Anschlüssen geschickt werden, die mit der Zieladresse verbunden sind. Die Steuerung und Kontrolle eines Schalters ist unerlässlich bei der Bearbeitung des Datenflusses in Hochgeschwindigkeits-Netzwerken. Eine derartige Funktion ist die Steuerung des selektiven Datenflusses durch den Schalter in Reaktion auf Überlastung, entweder innerhalb oder außerhalb des Schalters.
  • Ethernetschalter unterstützen im Allgemeinen zwei übliche Mechanismen zur Bearbeitung von Ressourcenüberlastung innerhalb des Schalters. Dieser Eingangsgegendruckmechanismus ermöglicht es dem Schalter, den Datenverkehr zu steuern, welcher durch einen entfernten Verbindungspartner gesendet wurde, zum Beispiel ein anderes Endglied oder ein anderer Schalter. Dieser Vorgang ist in 1 dargestellt. Der Ethernetschalter 100 überwacht die Anzahl an Paketen oder Zellen, die an jedem Eingangs-Anschluss empfangen werden, wie Anschluss Nr. 1, welcher mit dem entfernten Verbindungspartner 110 verbunden ist. Wenn die Zahl der Bytes oder Zellen, die an dem Eingangs-Anschluss empfangen werden, den konfigurierbaren Grenzwert für den Eingangsgegendruck überschreitet, dann übt der Schalter Gegendruck aus. In einem anderen Verfahren wird, falls die Zahl der Pakete, die an dem Ausgangs-Anschluss empfangen werden, wie dem Ausgangs-Anschluss Nr. 8, der mit Lokal- oder Fernnetzwerken 120 verbunden ist, einen vorkonfigurierten Grenzwert überschreitet, dann erzeugt der Ausgang einen Eingangsgegendruck-Anfrage an den Eingangs-Anschluss.
  • Im Duplex-Betrieb wird dieser Gegendruck erzielt, indem ein MAC Steuer-Frame gesendet wird, welcher Pause-Frame genannt wird. Sobald der Pause-Frame empfangen wird, hört der entfernte Verbindungspartner auf, weitere Pakete zu schicken, bis der im Pause-Frame festgelegte Timer abläuft oder der Schalter explizit einen Wiederaufnahme-Frame (Pause-Frame mit Timer = 0) sendet. Dadurch bleibt die gesamte Verbindung stillgelegt, bis die Kommunikation wiederaufgenommen wird. Dieser Mechanismus zur Steuerung des Datenflusses an einem Duplex-Anschluss ist in dem IEEE Standard 802.3 x spezifiziert, in welchem festgelegt wurde, dass ein Eingangs-Anschluss im Duplex-Betrieb Pause-Frames zur Steuerung des Datenflusses senden soll.
  • Im Halbduplex-Betrieb kann dieser Gegendruck-Mechanismus durchgeführt werden, indem ein Stausignal ausgelöst wird und dadurch jede andere Station vom Senden des Pakets abgehalten wird. Für Anschlüsse, die sich im Halbduplex-Modus befinden, hält dies jede andere Station vom Senden von Paketen an den Anschluss ab. Das Auslösen eines Stausignals ist im Halbduplex nicht Standard, wird aber von vielen Anbieter von Schaltern ausgeführt.
  • Diese Methoden helfen bei der Vermeidung des Verlusts irgendwelcher Pakete, die von dem Eingangs-Anschluss empfangen und weitergeleitet wurden und wird im Allgemeinen als verlustfreier (Zero-loss)-Schaltmodus bezeichnet, oder als Schaltmodus ohne Paketverlust (Zero-packet-loss-Schaltmodus) bezeichnet. Dieses Verfahren hat jedoch weitere Nebeneffekte, einschließlich einer nachteiligen Auswirkung auf den Durchsatz des Schalters und der Leitungsgeschwindigkeits-Schaltrate.
  • Zusätzlich unterstützen Ethernetschalter auch einen Mechanismus zur Bearbeitung von Zeilenanfang (Head of Line (HOL)) Blockierungsvermeidung. Dieser Mechanismus ist in 2 dargestellt. Der Schalter 200 überwacht die Anzahl von Bytes oder Zellen, die sich auf dem Ausgangs-Anschluss befinden, wie z.B. dem Ausgangs-Anschluss Nr. 8, der mit den Lokal- oder Fernnetzwerken oder irgendeiner Art von Netzwerken 220 verbunden ist. Falls die Anzahl an Bytes oder Zellen oder Paketen den Zeilenanfang(HOL)-Grenzwert überschreitet, dann werden alle Pakete, die zu diesem Ausgangs-Anschluss gehen, an dem Eingangs-Anschluss selbst ausgesondert. Die HOL Werte werden im Allgemeinen von der Software konfiguriert, abhängig von der Größe des Paketdatenspeichers. Dies wird im Allgemeinen als ein HOL-Vermeidungsschalt-Modus genannt. In diesem HOL-Vermeidungs-Modus wird die Leistung des Schalters durch den Verlust von Paketen aufrechterhalten.
  • In einem verlustfreien Mechanismus sondert der Schalter niemals irgendein Paket für irgendein Datenverkehrs-Szenario aus, wobei der schlimmste Fall dann vorläge, wenn alle Eingangs-Anschluss-Pakete zu einem Ausgangs-Anschluss senden. In diesem verlustfreien Modus wird der Schalter den Eingangsgegendruck-Grenzwert erreichen, bevor er den Ausgangs HOL-Grenzwert erreicht, sodass er eher Eingang-Gegendruck durchführt, als ein Paket auszusondern, welches zu dem überlasteten Anschluss geht. Derartige Nachteile bestehen für beide Arten des Mechanismus, welcher zur Steuerung des Datenflusses durch einen Schalter verwendet wird.
  • Hinsichtlich der Bereitstellung einer effektiven Steuerung des Datenflusses durch ein Netzwerkelement sind die obigen Verfahren oft plump, was die Aspekte anbetrifft, deren Steuerung sie ermöglichen. Die derzeitigen Ausführungen können ein Zero-packet-loss erzielen, aber der Durchsatz des Netzwerkes wird häufig verringert. Alternativ können Ausführungen, die mit einer Zeilenanfangsblockierung arbeiten, den Durchsatz aufrechterhalten, aber der Verlust von Paketen nimmt dabei zu. Folglich wird ein Mechanismus in einer Netzwerk-Vorrichtung benötigt, welcher eine verlustfreie Datenverarbeitung erzielt, die nicht nachteilige Auswirkungen auf die Leistung der Netzwerk-Vorrichtung hat, wie sie in den Verfahren des Standes der Technik zu finden sind. Darüber hinaus werden auch Mechanismen zur selektiven Kontrolle des Datenflusses benötigt, die auch dazu benutzt werden können, den Fluss von Daten zu ermöglichen, die eine bestimmte Priorität besitzen, um ungehindert zu sein.
  • Noureddine W et al.: „Selective Back-pressure in Switched Ethernet LANs", Proceedings of IEEE Globecom, PP. 1256–1263, 1999, S. 1–9 beschreibt eine Studie selektiven Gegendrucks in geschalteten Ethernet LANs, in dem verschiedene Arten von Informationsmeldungen oder Nachrichten verglichen werden. Eines der Modelle, das als "einfaches" Modell dargestellt wird, ist eines, in dem keine spezifische Information bereitgestellt wird, um zwischen Datenflüssen zu unterscheiden, die an der Überlastung beteiligt sind, und anderen, die es nicht sind. In diesem Fall werden alle Datenflüsse "ausgewählt" und Steuervorgänge wirken sich auf den gesamten Datenverkehr aus, der an den überlasteten Schalter gesendet wurde. Ein Beispiel eines solchen Modells ist der IEEE 802.3 x Xon/Xoff Standard. Steuervorgänge sind das Stoppen bzw. das Fortsetzen der Übertragung, für welche mehrere Steuernachrichten-Formate möglich sind, so können zum Beispiel gesendete Steuernachrichten explizit die Zeitspanne angeben, in der die Vorgänge durchgeführt werden sollen. Alternativ können sie implizit eine vorgegebene Zeitspanne angeben. Schließlich können Steuervorgänge in Kraft sein, bis Nachrichten gesendet werden, die explizit diese Vorgänge abbrechen.
  • Roussos J. K. et al.: „Congestion Control Protocols for Interconnected LANs Supporting Voice and Data Traffic", Computer Communications, Elsevier Science Publishers BV, Amsterdam, NL, Vol. 17, Nr. 1, 1994, S. 25–34, ISSN: 0140-3664 beschreibt Überlastungskontroll-Modelle in durch Brücken verbundenen LANs. Es betrifft das Problem, wie mehrere Arten von Datenverkehr zu handhaben sind. Das Überlastungskontroll-Modell besteht aus einem Kontroll- und einem Feedback-Mechanismus. Die Implementierung des Feedback-Mechanismus in das benützte Protokoll basiert auf der Übertragung von Drosselpaketen (Choke packets) durch die Brücke. Drosselpakete werden auf das Unternetzwerk/die Unternetzwerke übertragen, wenn die Auslastung des Dateneingangspuffers eines Brückenanschlusses einen vordefinierten Schwellwert übersteigt. Bei Empfang des Drosselpaketes stellt die Ursprungsstation die Übertragung von Datenpaketen für eine vordefinierte Zeitspanne ein. Eines der dargestellten Überlastungskontrollprotokolle ist das einfache Datenkontrollprotokoll, gemäß welchem bei Empfang eines SDD Paketes die Station die Übertragung von Datenpaketen für ein Datendrosselzeit genanntes Zeitintervall einstellt.
  • Aydemir, Jeffries and Lynch: „Flow Control in Gbs Ethernet Networks", IEEE EXEC Study Group on QOS and Flow Control, 11. November 1998, S. 1–31 betrifft die Datenflusssteuerung in Gbs-Ethernet-Netzwerken. Es wird ein Modell vorgestellt, womit minimale Ströme, die in den Einschränkungen auf die Summen der Ströme in geteilten Pipes unterliegen, maximiert werden. Eine angemessene Datenflusskontrolle für Bearbeitungsreihen, welche den Standard 802.3 x Pausen Frame benützt und eine erweitere Datenflusskontrolle, welche einen erweiterten Pausen-Frame benützt, werden dargestellt.
  • MacLeod K.: "Enhanced Flow Control for 802.3 Links Utilizing Extensions of 802.3x Flow Control", Online, 11. November 1998 beschreibt eine erweiterte Datenflusssteuerung für 802.3-Verbindungen, die Erweiterungen der 802.3x-Datenfluss-Steuerung benützer. Die Verwendung des grundlegenden MAC Steuermechanismus der 802.3x-Datenfluss-Steuerung wird vorgeschlagen, wobei jedoch die Funktionsvielfalt mit mehreren alternativen Verfahrensparametern zur Datenfluss-Steuerung erweitert wird. Die resultierende erweiterte Datenfluss-Steuerung ist ein flexibleres und effektives Verfahren für Datenfluss-Steuerung für Viel-Gruppendatenverkehr.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Eine Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, die Nachteile der oben beschriebenen herkömmlichen Netzwerk-Vorrichtungen und Verfahren zu beseitigen. Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, welches die Kennzeichen gemäß Anspruch 1 aufweist, und einem Schalter der die Kennzeichen gemäß Anspruch 11 aufweist. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann zusätzlich festgestellt werden, dass Überlastung eintritt, wenn eine Anzahl von an der einen Prioritäts-Bearbeitungsreihe empfangenen Paketen einen vorgegebenen Wert übersteigt, wobei der vorgegebene Wert der Gegendruck-Begrenzungs-Schwellwert für die eine Prioritäts-Bearbeitungsreihe sein kann. Vor der Feststellung einer Überlastung an einer Prioritäts-Bearbeitungsreihe kann zwischen den Netzwerk-Vorrichtungen und den anderen Netzwerk-Vorrichtungen ein virtueller Kanal abgestimmt werden. Die an die anderen Netzwerk-Vorrichtungen gesendete virtuelle Kanal-Mitteilung kann ein Bitmap umfassen, das Überlastungs-Prioritäts-Bearbeitungsreihen anzeigt, wobei das Bitmap eine Kombination aus einem Anschluss-Bitmap und einem Prioritäts-Bitmap sein kann.
  • Die Anzahl von Prioritäts-Bearbeitungsreihen entspricht vorzugsweise einer Anzahl von Datenfluss-Identifikations-Bearbeitungsreihen und die Datenfluss-Identifikationen der Datenfluss-Identifikations-Bearbeitungsreihen werden durch die Vereinbarungen bzw. Abstimmungen zwischen den Netzwerk-Vorrichtungen und den anderen Netzwerk-Vorrichtungen bestimmt. Die Datenfluss-Identifikations-Bearbeitungsreihen können als eine Verbindungsliste mit der Netzwerk-Vorrichtung und jeder anderen Netzwerk-Vorrichtung implementiert sein. Die eine Prioritäts-Bearbeitungsreihe kann ein Eingangs- oder ein Ausgangs-Anschluss aus der Vielzahl von Anschlüssen sein. Wenn es sich um einen Eingangs-Anschluss handelt, ist der Speicher jeder Prioritäts-Bearbeitungsreihe aus der Vielzahl von Prioritäts-Bearbeitungsreihen auf einen Gegendruck-Grenzwert gesetzt.
  • Auch wenn die eine Prioritäts-Bearbeitungsreihe ein Ausgangs-Anschluss aus der Vielzahl von Anschlüssen ist, wird die Datenfluss-Identifikation entsprechend der einen der Datenfluss-Identifikations-Bearbeitungsreihen berechnet, sobald eine Überlastung an dem Ausgangs-Anschluss festgestellt wird. Ferner können interne Mitteilungen an sämtliche Anschlüsse gesendet werden, die eine Überlastung an der einen Prioritäts-Bearbeitungsreihe anzeigt, und diese Anschlüsse können daraufhin virtuelle Kanal-Mitteilungen aussenden, die eine Überlastung an anderen Netzwerk-Vorrichtungen anzeigen, mit denen dieses Anschlüsse verbunden sind.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum selektiven Steuern des Datenflusses in einer Netzwerk-Vorrichtung offenbart. Das Verfahren umfasst das Empfangen einer virtuellen Kanal-Mitteilung, die eine Überlastung an einer Prioritäts-Bearbeitungsreihe eines Anschlusses einer Fern-Netzwerk-Vorrichtung anzeigt, und anschließendes Stoppen der Übertragung von Daten, die für die eine Prioritäts-Bearbeitungsreihe von der Netzwerk-Vorrichtung bestimmt sind. Nachdem die Überlastung an der einen Prioritäts-Bearbeitungsreihe nachgelassen hat, werden die für die eine Prioritäts-Bearbeitungsreihe bestimmten Daten an die Netzwerk-Vorrichtung gesendet.
  • Der Schritt des Wartens auf ein Nachlassen der Überlastung an der einen Prioritäts-Bearbeitungsreihe kann zusätzlich das Abwarten einer virtuellen Kanal-Fortsetzungs-Mitteilung von der Fern-Netzwerk-Vorrichtung und/oder das Überwachen eines Pause-Zeitgebers umfassen, der mit dem Empfang der virtuellen Kanal-Mitteilung gestartet wird, und das Senden von Daten, die für die eine Prioritäts-Bearbeitungsreihe bestimmt sind, sobald der Pause-Zeitgeber einen bestimmten Wert erreicht hat. Ebenso kann der virtuelle Kanal zwischen der Netzwerk-Vorrichtung und der Fern-Netzwerk-Vorrichtung vor dem Empfang der virtuellen Kanal-Mitteilung abgestimmt werden und die Überlastungszustände der Prioritäts-Bearbeitungsreihen können durch ein Bitmap dargestellt werden, das eine Kombination aus einem Anschluss-Bitmap und einem Prioritäts-Bitmap ist.
  • Alternativ kann die eine Prioritäts-Bearbeitungsreihe mit einer Datenfluss-Identifikations-Bearbeitungsreihe korrespondieren, wobei eine Datenfluss-Identifikation der Datenfluss-Identifikations-Bearbeitungsreihe bestimmt wird durch Abstimmungen zwischen der Netzwerk-Vorrichtung und der ferngelegen Netzwerk-Vorrichtung bzw. Fern-Netzwerk-Vorrichtung, und die Datenfluss-Identifikations-Bearbeitungsreihen können als eine Verbindungsliste mit der Netzwerk-Vorrichtung und den Fern-Netzwerk-Vorrichtungen implementiert sein. Ebenso können die internen Mitteilungen, die eine Belastung an der einen Prioritäts-Bearbeitungsreihe anzeigen, an alle Anschlüsse der Netzwerk-Vorrichtung gesendet werden, nach dem Empfangen einer virtuellen Kanal-Mitteilung.
  • Ebenso kann die Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung Mittel umfassen, um festzustellen, dass die Überlastung auftritt, wenn eine Anzahl von den an der einen Prioritäts-Bearbeitungsreihe empfangenen Paketen einen vorgegebenen Wert überschreitet, wobei der vorgegebene Wert ein Gegendruck-Grenzwert für die eine Prioritäts-Bearbeitungsreihe sein kann. Ferner können in der Vorrichtung Mittel enthalten sein zum Vereinbaren bzw. Abstimmen eines virtuellen Kanals zwischen der Netzwerk-Vorrichtung und den anderen Netzwerk-Vorrichtungen sowie Mittel zum Senden und Empfangen eines Bitmaps, das Überlastungszustände der Prioritäts-Bearbeitungsreihe anzeigt.
  • Die Vielzahl von Prioritäts-Bearbeitungsreihen kann einer Vielzahl von Datenfluss-Identifikations-Bearbeitungsreihen von Daten entsprechen, wenn die Datenfluss-Identifikationen der Datenfluss-Identifikations-Bearbeitungsreihen durch Abstimmungsmittel festgelegt werden, welche Daten zwischen der Netzwerk-Vorrichtung und den anderen Netzwerk-Vorrichtungen austauschen. Die Datenfluss-Identifikations-Bearbeitungsreihen sind als eine Verbindungsliste mit der Netzwerk-Vorrichtung und jeder einzelnen der anderen Netzwerk-Vorrichtungen implementiert.
  • Die Mittel zur Erfassung einer Überlastung an der einen Prioritäts-Bearbeitungsreihe können eine Überlastung an einem Eingangs-Anschluss oder einem Ausgangs-Anschluss aus der Vielzahl von Anschlüssen feststellen. Ein Prioritäts-Bearbeitungsreihen-Speicher für jede einzelne aus der Anzahl von Prioritäts-Bearbeitungsreihen kann durch einen Gegendruck-Grenzwert gesetzt werden. Ebenso kann eine Datenfluss-Identifizierung entsprechend einer der Datenfluss-Identifizierungs-Bearbeitungsreihen berechnet werden, sobald eine Überlastung auf dem Ausgangs-Anschluss festgestellt wird. Die Vorrichtung kann auch Mittel zum Senden interner Mitteilungen an sämtliche aus der Vielzahl von Anschlüssen umfassen, die eine Überlastung an der einen Prioritäts-Bearbeitungsreihe anzeigen, wenn die Mittel zum Erfassen einer Überlastung an der einen Prioritäts-Bearbeitungsreihe eine Überlastung feststellen, und die Mittel zum Senden und Empfangen der virtuellen Kanal-Mitteilung kann konfiguriert sein, um die virtuelle Kanal-Mitteilung an die anderen Netzwerk-Vorrichtungen aufgrund von internen Mitteilungen zu senden, die durch die Mittel zum Senden interner Mitteilungen gesendet wurden.
  • Diese und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden beschrieben oder offenbar aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Um die vorliegende Erfindung leicht zu verstehen und einfach umzusetzen, werden nachfolgend bevorzugte Ausführungsformen beschrieben, die den Zweck der Darstellung und nicht zur Einschränkung dienen, in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen:
  • 1 zeigt ein verlustfreies Verfahren zum Behandeln von Überlastung in einem Netzwerk-Schalter;
  • 2 zeigt das HOL-Vermeidungs-Verfahren zum Behandeln von Überlastung in einem Netzwerk-Schalter;
  • 3 zeigt eine virtuelle Kanal(VC)-fähige Netzwerk-Vorrichtung, die mit einem Fern-Verbindungs-Partner verbunden ist;
  • 4 zeigt ein Beispiel eines VC-3-Wege-Handshake-Vorgangs;
  • 5 zeigt ein Beispiel einer VC-Handshake-Anfrage, die in das MAC-SA-Adressfeld eines "Pause-Steuerung"-Ethernet-Frame codiert;
  • 6 zeigt ein Beispiel eines VC-ACK-Frame-Formats;
  • 7 zeigt ein Beispiel eines VC-Wiederaufnahme-Frame-Formats;
  • 8 zeigt ein Beispiel eines VC-Frame-Formats;
  • 9 zeigt ein Beispiel eines VC-Frame-Formats für den Typ 0;
  • 10 zeigt ein Beispiel eines VC-Kennzeichen-Formats für den Typ 1;
  • 11 zeigt ein Beispiel eines VC-Kennzeichen-Formats für den Typ 2;
  • 12 zeigt an Beispiel eines VC-Kennzeichens für Prioritäts-basierte, selektive Datenfluss-Steuerung;
  • 13 zeigt einen Eingangs-Gegendruck-Mechanismus;
  • 14 zeigt ein Beispiel einer Datenfluss-Steuerung aufgrund einer Ausgangs-Anschluss-Überlastung;
  • 15 zeigt ein Beispiel eines Ausgangs-Prioritäts-Datenfluss-Durchsetzungs-VC-Frame-Formats;
  • 16 zeigt ein Beispiel eines Ausgangs-Prioritäts-Datenfluss-Zurückstellungs-VC-Frame-Formats;
  • 17 ein Beispiel eines MAC-Steuerungs-Frame-Formats;
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Ein virtuelles Kanal(VC)-Protokoll ist dazu vorgesehen, proprietäre Steuerung zwischen Netzwerk-Vorrichtungen auszutauschen, wie z.B. Schaltern, Routern, Netzwerk-Schnittstellen-Karten (NICs), drahtgebundenen Modems und ähnlichen Vorrichtungen. Das VC-Protokoll gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ermöglicht Funktionen mit zusätzlichem Nutzen, wie z.B. selektive Datenfluss-Steuerung, Operationen, Verwaltungs- und Wartungs(OAM)-Funktionen, Band-internes Management und viele andere Funktionen zwischen Netzwerk-Vorrichtungen. Das VC-Protokoll kann auf jedes beliebige Medium zwischen Netzwerk-Vorrichtungen angewendet werden, das so konfiguriert ist.
  • Das VC-Protokoll hat viele Anwendungen, einschließlich selektiver Datenfluss-Steuerung, Band-internes Management, Raten-Steuerung, Datenverkehrssteuerung, Vorrichtungs-Erfassung, OAM-Funktionen, Fern-Überwachung und Fern-Alarmierung.
  • Ein erstes hier beschriebenes Beispiel ist auf die selektive Datenfluss-Steuerung (SFC) gerichtet. Der IEEE-802.3-Standard definiert eine Verbindungsebene-Datenfluss- Steuerung zwischen zwei Ethernet-Vorrichtungen. Wenn bspw. ein Schalter-Anschluss überlastet ist, kann sie einen Datenfluss-Steuerungs-Frame an das ferngelegene Verbindungsende senden, um sämtlichen eingehenden Verkehr zu stoppen. Wenn jedoch die ferngelegene Einheit sowohl Verspätungs-sensitiven als Lieferungs-sensitiven Verkehr sendet, ist es wünschenswert, nur den Datenfluss des Lieferungs-sensitiven Verkehrs zu steuern und nicht den Datenfluss des Verzögerungs-sensitiven Verkehrs. Dies ist das Merkmal, das als selektive Datenfluss-Steuerung bezeichnet wird.
  • In 3 ist ein VC-fähiger Server 310 mit einem VC-fähigen Schalter 300 am Anschluss 2 verbunden, und seine Clients 320350 sind an Schalter-Anschlüssen 5, 7, 18 und 24 angeschlossen. Wenn z.B. Client # 3 am Anschluss 18 eine Überlastung erzeugt und der Anschluss 18 den Ausgangs-Überlastungs-Schwellwert erreicht, informiert der Ausgang den Eingangs-Anschluss 2 von der Überlastung. Unter Verwendung der VC-Datenfluss-Identifikations(ID)-Technik sendet Anschluss 2 einen VC-Frame an den Server 310, der eine Überlastung für die betreffende Datenfluss-ID anzeigt. In Reaktion darauf stoppt der Server das Senden irgendwelcher Pakete für dieses (auf den Ausgangs-Anschluss 18 abgebildeten Datenfluss-ID; dadurch kommt es zu keinem Paketverlust für Pakete, die an den Ausgangs-Anschluss 18 gehen. Nun kann der Server damit fortfahren, Pakete an andere Clients zu senden, die mit anderen Ausgangs-Anschlüssen verbunden sind, wodurch die Verbindungs-Bandbreite vollständig ausgenutzt wird.
  • Eine weitere wichtige Anwendung des VC-Protokoll ist das Band-interne Management. Diese Funktionalität erlaubt es einem Management-Agenten, eine Vorrichtung über einen Anschluss zu steuern, anstelle über einen festzugeordneten Bus, wie z.B. eine Verbindung zu peripheren Komponenten (peripheral Component Interconnect (PCI)). Ein interner, VC-fähiger Anschluss kann insbesondere vollständigen Zugriff auf das Register und den Speicherplatz der Vorrichtung gewährleisten sowie die Fähigkeit bieten, eine Fern-Überwachung und RMON- ähnliche Auffang-Bedingungen zu installieren, die durch Senden eines VC-Frame einen Alarm erzeugen. Die Vorrichtung kann dann vollständig verwaltet werden, ohne die Notwendigkeit einer festzugeordneten CPU.
  • Das architektonische Paradigma für das VC-Frame-System ist wie folgt. Das Frame-System ermöglicht die meisten üblichen Anwendungen und hat eine minimale Auswirkung auf die Verbindungs-Bandbreite. Basierend auf einem Hardware-Mechanismus funktioniert das VC-System mit optionaler Software-Steuerung, wobei das VC-System keinen Ebenen-Standard (IEEE, IETF) verletzt. Das Frame-System ist flexibel, um multiple Anwendungen und Funktionen zu erlauben, die Architektur ist für komplexe Anwendungen skalierbar und ermöglicht es, für Kunden-spezifische Anwendungen, eine Differenzierung unter den System-Anbietern vorzusehen, die VC-fähige Vorrichtungen verwenden.
  • Jeder der lokalen und fernliegenden Seiten muss anzeigen, dass es VC-fähig ist. Dies wird erreicht durch den 3-Wege-Handshake. Sobald die lokalen und die fernliegenden Seiten für einen virtuellen Kanal (VC) bereit sind, ist ein Mechanismus erforderlich, der die Anwendungs-spezifische Information zwischen den lokalen und den fernliegenden Vorrichtungen austauscht. Dies wird erreicht durch einen VC-Frame, der sämtliche relevanten Steuerungs-Informationen enthält.
  • Wenn eine VC-unterstützende Vorrichtung eine Verbindung aufbaut, sollte festgestellt werden, ob der Verwendungs-Partner VC-fähig ist und, falls dies der Fall ist, welche Funktionalität aktiviert werden soll. Zwei der Mechanismen, die vorgeschlagen werden, um dies zu erreichen, sind: Verwendung des 3-Wege-VC-Handshake-Mechanismus und/oder Verwendung der Nächste-Seite-Fähigkeit (next page capability) der automatischen Abstimmung (Auto-Negotiation).
  • Sobald die Fähigkeiten ausgetauscht sind, werden VC-Steuerungs-Frames gesendet, um die Funktionalitäten zu unterstützen. Das aktuelle Auslösen des VC-Frames ist abhängig von unterschiedlichen Faktoren einschließlich der Anwendung, des Status der Vorrichtung sowie von Implementierungs-Abhängigkeiten.
  • VC-Handshake
  • Der VC-Handshake wird durchgeführt unter Austausch der proprietären Frames. Es sind zumindest zwei wichtige Aufgaben zu erfüllen: 1) Den VC-Modus zwischen den beiden Verbindungspartnern zu aktivieren sowie gemeinsame VC-Fähigkeiten der beiden Verbindungspartner festzustellen.
  • Der VC-Handshake-Mechanismus ist für vollständige Duplex-Anschlüsse und basiert auf dem zur Datenfluss-Steuerung verwendeten 802.3x-Pause-Steuerungs-Frame, wie er in dem 802.3x-Standard spezifiziert ist. Dieser Mechanismus hat eindeutige Vorteile einschließlich demjenigen, dass er zu 100% kompatibel mit den IEEE-Standard-Vorrichtungen (Nicht-VC-Modus) und zu 100% vorwärts kompatibel mit den zukünftigen VC-Frame-Systemen ist. Der Mechanismus ist auf neue Ethernet-Standards (10 GE) erweiterbar, vom Typ des Mediums (Kupfer, Glasfaser etc.) unabhängig, ein Hardware-basierter Handshake-Mechanismus und hat die Flexibilität zur feinen Abstimmung der Handshake-Parameter unter Verwendung von Software.
  • Die VC-Handshake-Spezifikation wird auf die MAC-Pause-Steuerungs-Frames erweitert. Dieser hat die folgenden Erfordernisse. Das Handshake sollte unmittelbar nach der Verbindungsaufnahme (Link-up) initiiert werden, was nach der Vervollständigung des Vorgangs zur automatischen Abstimmung (Auto-Negotiation-Process) ist. Der Handshake muss durch jeden Verbindungspartner initiiert werden. Er sollte nur initiiert werden für Verbindungen in vollständigem Duplex-Modus.
  • Der VC-Handshake umfasst drei Schritte. Um den VC-Handshake erfolgreich zu vervollständigen, sollte der dritte Schritt vervollständigt werden. Die Schritte sind:
    • 1. Anfrage-Phase, um nach VC-fähigen Verbindungspartnern zu suchen. Dies wird durch die lokale Seite, namentlich dem Anfrager (Requester) initiiert;
    • 2. ACK-Phase bzw. Bestätigungs-Phase, um zu bestätigen und die VC-Merkmals-Liste an den Anfrager weiterzuleiten. Dies ist eine Antwort von der fernliegenden Seite, namentlich dem Antworter (Responder); und
    • 3. Fortsetzungs-Phase (Resume-Phase), um den Handshake zu vervollständigen und die VC-Merkmals-Liste des Anfragers weiterzuleiten. Diese wird durch den Anfrager gesendet. Sie gibt die über diese Verbindung zu unterstützende Funktionalität an. Diese Schritte werden in 4 dargestellt.
  • Bei sämtlichen VC-Handshake-Frames sollte das Pause-Zeitgeber-Feld gemäß dem aktuellen Statuts des Anschlusses gesetzt werden. Der verwendete Wert sollte der gleiche Wert sein, der verwendet werden würde, wenn der Anschluss einen normalen Pause-Frame, anstelle eines VC-Frames senden würde. Dies gewährleistet, dass Nicht-VC-Vorrichtungen, die mit diesem Anschluss verbunden sind, auf geeignete Weise agieren.
  • Im allgemeinen sind VC-Fähigkeiten asymmetrisch und beinhalten das Senden eines spezifischen Typs von VC-Steuerungs-Frames sowie das Beachten des Typs des VC-Steuerungs-Frames. Um die VC-Funktionalität zu aktivieren, kann der VC-Handshake von beiden Verbindungspartnern initiiert werden. Jede Vorrichtung, die in der Lage ist, VC-Frames zu generieren, kann einen VC-Handshake durch Senden eines VC-Anfrage-Frames initiieren. 4 zeigt einen Überblick über die Datenpakete, die während des VC-Handshakes übermittelt werden.
  • Die durch die lokale Vorrichtung initiierte Anfrage-Phase (Request-Phase) ist ein codierter Pause-Frame, der an die fernliegende Vorrichtung der Verbindung gesendet wird mit einem Pause-Zeitgeber-Wert, der durch den aktuellen Status des Anschlusses bestimmt wird. Das Frame-Format folgt dem Standard-Pause-Steuerungs-Frame mit den folgenden Feldbesetzungen:
    • • 6 Bytes DA = wie im Standard spezifiziert.
    • • 6 Bytes SA = Anfrage-Phase-Codierung (REQUEST-Phase-encoding)
    • • 2 Bytes Type = MAC-Steuerung: 88-08
    • • 2 Bytes Operations-Code = Pause-Frame: 00-01
    • • 2 Bytes Pause-Zeitgeber-Wert = gemäß Status des Anschlusses.
    • • 42 Bytes für "Daten-Ladung (Data Payload)" = Reserviert (alles Nullen), und
    • • 4 Bytes FCS.
  • Die Anfrage-Phase-Codierung verwendet die 6 Bytes des "nicht-benutzten" SA-Adressen-Feldes des Pause-Steuerungs-Frames (Bit 40 der SA-Adresse wird auf "0" gesetzt, um eine mehrfach gesetzte Quelladresse zu vermeiden). Der Frame codiert die VC-Anfrage (VC-Request) mit folgenden Bit-Zuordnung, wie auch in 5 gezeigt:
    • • Bits 47:40 VC Abstimmungs-Code (VC-Anfrage)
    • • Bits 39:24 VC-Vorrichtungs-ID
    • • Bits 23:12 VC-Anbieter-ID
    • • Bit 11:8 VC-Revisions-ID, und
    • • Bits 7:0 VC-Signature.
  • Für die VC-Signatur wird eine 8-Bit-Prüfsumme berechnet (XOR Bytes im Kopf) und als Signatur verwendet. Wenn die Prüfsumme nicht korrekt ist, sollte der Frame als ein normaler Pause-Frame behandelt werden. Die VC-Revisions-ID ist ein 8-Bit-VC-Spezifikations-Revisions-ID-Feld. Es gibt die architektonische Übereinstimmung des VC-Frame-Systems der lokalen Vorrichtung an. Dieses Revisions-ID ist zweckvoll für eine Rückwärts-Kompatibilität, wenn sich die VC-Spezifikation weiterentwickelt. Für Vorrichtungen der ersten Generation beträgt das VC-Revisions-ID "1", und es werden bis zu einem Maximum von 255 Revisionen der VC-Spezifikationen unterstützt.
  • Das VC-Anbieter-ID ist ein 8-Bit-Anbieter-ID-Feld. Es gibt die Anbieter-ID des VC-Siliziums an. Der Standardwert beträgt 0 × 1. Die Besetzung der Anbieter-ID wird durchgeführt, wenn der Kunde nach einer eindeutigen Anbieter-ID verlangt. Der Zweck für das Bereitstellen einer Anbieter-ID besteht darin, System-Anbietern zu ermöglichen, ihren Kunden differenzierte Produkte und Dienste anbieten zu können. Der VC-Vorrichtungs-Typ ist ein 16-Bit-Feld. Es wird damit beabsichtigt, durch Angabe der Familie, zu der die Vorrichtung gehört, eine Angabe der Fähigkeiten der Vorrichtung bereitzustellen.
  • Der VC-Abstimmungs-Code ist ein 8-Bit-Feld, wobei das 0-Bit immer auf "0" gesetzt wird (zur Vermeidung eines zur Quelle geleiteten Frames (source routed frame)). Die Abstimmungs-Codes funktionieren als Instrumente beim Durchführen des VC-Handshake-Mechanismus. Es werden bis zu einem Maximum von 127 einmaligen Abstimmungs-Codes unterstützt. Nachfolgend werden einige Beispiele von Abstimmungs-Codes angegeben, wobei andere basierend auf zukünftigen Erfordernissen entwickelt werden können.
    • • VC-Anfrage (von der lokalen zur fernliegenden Seite) = 0x02;
    • • VC ACK (von der fernliegenden zur lokalen Seite) = 0x04;
    • • VC Resume (von der lokalen zur fernliegenden Seite) = 0x06; und
    • • Reservierter Abstimmungs Code: = 0x0.
  • Die lokale Seite hat einen internen Anfrage-Wiederholungs-Zeitgeber (REQ-Retry-Timer) sowie Anfrage-Wiederholungs-Grenzwerte (REQ-Retry-Limits) (beide sind vor der Verbindungsaufnahme durch Software programmierbar). Der REQ-Zeitgeber basiert auf dem Standard-Pause-Zeitgeber-Mechanismus, außer, dass er sich innerhalb der lokalen Vorrichtung befindet. Wenn die lokale Seite keine VC-ACK-Antwort von der fernliegenden Seite erhält, bevor der Zeitgeber abgelaufen ist, sendet die lokale Vorrichtung eine weitere VC-Anfrage. Die Anfrage der erneut versuchten VC-Anfragen durch die lokale Vorrichtung wird durch den REQ-Wiederholungs-Grenzwert gesteuert. Der Standard für den internen REQ-Wiederholungs-Zeitgeber ist 0x1FFF und der Standard für den internen REQ-Wiederholungs-Grenzwert beträgt 3.
  • Die Bestätigungs(acknowledgment (ACK))-Antwort-Phase ist ein codierter Pause-Frame, der von der fernliegenden Vorrichtung (Antwortgeber (Responder)) an die lokale Vorrichtung (Anfrager (Requester)) nach dem Empfangen des Anfangs-VC-Anfrage-Pakets gesendet wird. Wenn die fernliegende Vorrichtung das VC-Protokoll nicht unterstützt, tritt die fernliegende Vorrichtung durch den Standard-Pause-Frame in einen Pause-Zustand ein. Andernfalls haben die Felder die folgende Bedeutung:
    • • 6 Bytes DA, wie im Standard spezifiziert;
    • • 6 Bytes SA, Bestätigungs-Phase-Codierung;
    • • 2 Bytes Type, MAC-Steuerung: 88-08;
    • • 2 Bytes Operations-Code, Pause-Frame: 00-01;
    • • 2 Bytes Pause-Zeitgeber-Wert = gemäß Status des Anschlusses;
    • • 42 Bytes Daten-Ladung, VC-Fähigkeits-Liste; und
    • • 4 Bytes FCS.
  • Hinsichtlich der Codierung in der Bestätigungs-Phase ist das 6-Byte-SA-Feld der fernliegenden Vorrichtung VC-ACK und die fernliegende VC-Identifikation mit genau den gleichen Bedeutungen codiert, wie die 6 Bytes des SA-Adressen-Feldes in der VC-Anfrage-Phase. Die Beschreibung dieses Feldes ist exakt die gleiche, wie oben für die VC-Anfrage-Phase mit der in 5 gezeigten Fern-Antwort dargestellt. Die 42 Bytes der Datenlast wird verwendet, um die VC-Fähigkeiten-Merkmals-Liste der fernliegenden Vorrichtung zu codieren. Dies wird ebenso weiter unten im Detail diskutiert. Das ACK-Frame-Format ist in 6 dargestellt.
  • Die fernliegende Seite hat einen internen ACK-Wiederholungs-Zeitgeber sowie einen ACK-Wiederholungs-Grenzwert (beide sind mittels Software programmierbar). Der ACK-Zeitgeber basiert auf dem Standard-Pause-Zeitgeber-Mechanismus, außer dass er sich innerhalb der fernliegenden Vorrichtung befindet. Wenn die fernliegende Vorrichtung keine VC-Fortsetzungs-Antwort von der lokalen Seite empfängt, bevor der Zeitgeber abläuft, sendet die fernliegende Vorrichtung erneut eine VC-ACK. Die Anzahl der von der fernliegenden Vorrichtung gesendeten VC-ACK wird durch den ACK-Wiederholungs-Grenzwert gesteuert. Beispielsweise wird der Standardwert des internen ACK-Wiederholungs-Zeitgeber auf 0x1FFF gesetzt, und der Standardwert für den internen ACK-Wiederholungs-Grenzwert wird auf 3 gesetzt.
  • Die durch die lokale Vorrichtung initiierte Fortsetzungs-Antwort-Phase ist ebenso ein codierter Pause-Frame, der an die fernliegende Vorrichtung mit einem Pause-Zeitgeber-Wert gesendet wird, der durch den aktuellen Status des Anschlusses bestimmt wird. Nach Empfang der ACK von der fernliegenden Vorrichtung sendet die lokale Vorrichtung die Liste der lokalen Fähigkeiten in dem Fortsetzungs-Frame. Die 42 Bytes der Daten-Ladung codieren die Liste der VC-Funktionen, die auf der Verbindung ermöglicht werden sollen. 7 zeigt das Fortsetzungs-Frame-Format. Das Frame-Format folgt dem 802.3-Standard für Pause-Steuerungs-Frames mit den folgenden Feld-Besetzungen:
    • • 6 Bytes DA = wie im Standard spezifiziert;
    • • 6 Bytes SA = Fortsetzungs-Phase-Codierung (RESUME phase encoding);
    • • 2 Bytes Type = MAC-Steuerung: 88-08;
    • • 2 Bytes Operations-Code = Pause-Frame: 00-01;
    • • 2 Bytes Pause-Zeitgeber = gemäß Status des Anschlusses;
    • • 42 Bytes Daten-Ladung = aktiviert die Fähigkeits-Liste; und
    • • 4 Bytes FCS.
  • Das 6 Byte-SA-Feld der lokalen Vorrichtung zur VC-Fortsetzung und die lokale VC-Identifikation wird mit exakt der gleichen Semantik codiert wie die 6 Bytes des SA-Adressen-Feldes in der VC-Anfrage-Phase. Die Beschreibung dieses Feldes ist exakt dieselbe wie bei der VC-Anfrage-Phase beschrieben, die in 5 dargestellt ist.
  • Zusätzlich ist die VC-Architektur ebenso in der Lage, spezielle Bedingungen zu bearbeiten, die während des VC-Handshake-Mechanismus auftreten. Eine solche Bedingung liegt vor, wenn die VC-Anfrage wiederholt werden muss. Wenn die VC-ACK-Antwort nicht von der fernliegenden Vorrichtung kommt, sendet die lokale Vorrichtung erneut eine weitere Anfrage, begrenzt auf den maximalen REQ-Wiederholungs-Grenzwert. Wenn der REQ-Wiederholungs-Grenzwert erreicht ist, und kein ACK angekommen ist, schaltet das lokale MAC auf den Nicht-VC-(Standard)-Modus und unterstützt den Datenfluss eines Standard-Ethernet-Pakets.
  • In dem Fall, wenn das VC-ACK wiederholt wird, d.h., dass die VC-Fortsetzungs-Antwort nicht von der lokalen Vorrichtung kommt, sendet die entfernte bzw. fernliegende Vorrichtung erneut ein weiteres ACK, begrenzt auf den maximalen ACK-Wiederholungs-Grenzwert. Wenn der ACK-Wiederholungs-Grenzwert erreicht ist und keine Fortsetzung angekommen ist, schaltet das fernliegende MAC auf den Nicht-VC-(Standard)-Modus um.
  • Darüber hinaus kann eine fernliegende Vorrichtung multiple VC-Anfrage-Frames empfangen. Dies kann geschehen, wenn die lokale Vorrichtung keinen VC-ACK-Frame von der fernliegenden Vorrichtung empfangen hat oder der VC-ACK-Frame CRC-Fehler aufweist. Die "fernliegende" Vorrichtung sollte einen ACK-Frame für jede empfangene Anfrage senden. Die "fernliegende" Vorrichtung kann jedoch auch einen VC-ACK-Frame senden, wenn multiple Anfrage-Frames empfangen wurden, bevor ein ACK durch die "fernliegende" Vorrichtung gesendet wurde. In ähnlicher Weise kann eine lokale Vorrichtung multiple VC-ACK-Frames empfangen. Dies kann geschehen, wenn die "fernliegende" Vorrichtung den Fortsetzungs-Frame nicht empfangen hat oder der Fortsetzungs-Frame CRC-Fehler aufweist. Die lokale Vorrichtung sollte einen ACK-Frame für jeden von ihm empfangenen Fortsetzungs-Frame senden. Die lokale Vorrichtungen kann jedoch auch einen Fortsetzungs-Frame senden, wenn multiple ACKs empfangen wurden, bevor ein Fortsetzungs-Frame gesendet wurde.
  • Wenn zwei VC-Verbindungspartner während des Handshakes herausfinden, dass der eine Verbindungspartner eine unterschiedliche Version einer VC-Spezifikation unterstützt, dann können sich die beiden VC-Vorrichtungen auf den Merkmals-Satz zwischen den beiden Versionen mit dem niedrigsten gemeinsamen Nenner einigen.
  • Grundsätzlich sollte der in dem VC-Handshake-Frame angegebene Pause-Zeitgeber-Wert beachtet werden. Auf diese Weise kann, falls erforderlich, während des VC-Handshake eine Pause durchgeführt werden. Wenn durch den VC-Handshake-Frame eine Pausenzeit ungleich 0 spezifiziert worden ist, dann kann der Empfänger des Frames weitere VC-Handshake-Frames senden, aber er sollte keine normalen Frames senden, bis die Pausenzeit abgelaufen ist (oder bis eine Pause beendet wurde).
  • Um eine VC-Handshake-Operation durchzuführen, müssen bestimmte Register gesetzt werden. Richtlinien für die Gestaltung des VC-Handshake-Mechanismus in dem MAC werden nachfolgend angegeben, wobei die folgenden Punkte die Verwendung multipler Register zur Folge haben können. Eine Steuerung von VC-Untersystemen, wie z.B. das Ermöglichen eines Handshakes, Herbeiführen einer neuen Abstimmung, Festlegen der Art der aktivierten Funktion (automatisch oder durch Software) etc., sollte unterstützt werden. Register, die sich auf den VC-Status beziehen, sollten unterstützt werden, einschließlich eines Per-Anschluss-Registers (per port register), das eine erfolgreiche Vervollständigung des VC-Handshakes sowie andere notwendige Status-Informationen angibt. Sowohl Register für den Anfrage-Phase-Zeitgeber und den Anfrage-Wiederholungs-Grenzwert-Zähler als auch Register für den ACK-Phase-Zeitgeber und den ACK-Wiederholungs-Grenzwert-Zähler müssen, wie oben beschrieben, enthalten sein.
  • In den entsprechenden Vorrichtungen sind zusätzliche Register für eine Fähigkeits-Abstimmung erforderlich. Diese beinhalten Nur-Lese-VC-Fähigkeits-Register, welche die Fähigkeiten der lokalen und der fernliegenden Vorrichtungen angeben, sowie lokale und Fern-VC-Anzeige-Register. Die VC-Anzeige-Register sind üblicherweise eine Kopie der VC-Fähigkeiten, wobei es sich um den aktuellen Wert handelt, der von der lokalen und der fernliegenden Vorrichtung während des Handshakes angezeigt wird. Auf diese Weise kann Software einige Fähigkeiten in der lokalen und der fernliegenden Vorrichtung deaktivieren, wenn dies gewünscht ist.
  • Da der Handshake durch beide Verbindungspartner initiiert werden kann, kann eine Hardware-Implementierung zwei Anzeige-Register pro Vorrichtung bereitstellen. Z.B.: 1) Ein lokaler VC-Client-Anzeige-Register (Lese/Schreib-Register), der die Werte enthält, die dem ACK-Frame anzuzeigen sind, der während des VC-Handshake gesendet wird. Dieses Register gibt die durch die lokale Vorrichtung unterstützten Client-Funktionen an (dessen VC-Frames von der lokalen Seite beachtet werden). 2) Ein lokales VC-Server-Anzeige-Register (Schreib/Lese-Register), das die Werte enthält, die an den Fortsetzungs-Frame zu senden sind, der während des VC-Handshake gesendet wird. Das Register gibt die durch die lokale Vorrichtung unterstützten Server-Funktionen an (dessen VC-Frames die lokale Seite generieren kann).
  • Außerdem sind andere Register nicht unbedingt erforderlich und sind deshalb optionale VC-Register. Beispielsweise können das lokale sowie das Fern-VC-Anzeige-Register in eine VC-Vorrichtung als separate Register für das ACK (Client-Funktionen) und die Fortsetzungs-(Server-Funktionen)-Phasen des Handshakes implementiert sein. Auf diese Weise kann die lokale Vorrichtung ein VC-Fern- Anzeigeregister haben, das mit Werten initialisiert ist, die in den während des VC-Handshakes empfangenen ACK-Frame angegeben sind. Dies zeigt die durch die Fern-Vorrichtung unterstützten Client-Funktionen an. Auf ähnliche Weise kann die ferngelegene Vorrichtung ein lokales VC-Anzeige-Register haben, das mit Werten initialisiert ist, die in dem während des VC-Handshake empfangenen Fortsetzungs-Frame angegeben sind. Dies zeigt die durch die lokale Vorrichtung unterstützten Funktionen an.
  • Ein VC-Funktionalitäts-Freigabe-Register kann ebenso erforderlich sein, das anzeigt, welche VC-Funktionalität aktuell freigegeben ist. Dieses kann durch Software oder als Ergebnis des VC-Handshake konfiguriert sein.
  • Schließlich sind in Bezug auf die Auflösung des VC-Handshake die VC-Handshake-Frames typischerweise die ersten Frames, die zwischen den beteiligten Vorrichtungen ausgetauscht werden. Der Handshake sollte unmittelbar auf den Verbindungsaufbau-Zustand folgen. Deshalb ist eine zuverlässige Anzeige des Verbindungsaufbaus erforderlich.
  • Austausch von VC-Fähigkeiten
  • Der VC-Handshake-Mechanismus erlaubt es den Verbindungspartnern, über VC informiert zu sein. Zur selben Zeit werden die VC-Fähigkeiten zwischen den Verbindungspartnern während der ACK- und Fortsetzungs-Phasen des Handshakes ausgetauscht. Die an dem VC-Handshake teilnehmenden Verbindungspartner müssen die VC-Fähigkeiten-Register unterstützen, die aus VC-Steuerung-lokalen VC-Fähigkeits-, lokale VC-Anzeige- und Fern-VC-Anzeigeregistern bestehen. Es wird bemerkt, dass jedes dieser Register in Abhängigkeit von der Implementierung gesetzt werden kann, wenn bspw. die Größe des Registers der Vorrichtung kleiner ist als die Anzahl der VC-Fähigkeits-Bits. Jeder Typ ist auf ein einzelnes Register bezogen, um die parallele Natur des Satzes hervorzuheben.
  • Der Austausch der Fähigkeiten erfolgt über das VC-Verbindungs-Anzeige-Register, das in der Daten-Ladung des VC-ACK- und des Fortsetzungs-Frames codiert ist. Jedes Bit in dieser Sequenz kann auf einen individuellen Operations-Code oder auf eine Kollektion oder auf zugehörige Anwendungs-Operations-Codes bezogen sein. Eine "1" zeigt an, dass eine bestimmte Fähigkeit freigegeben ist, und eine "0" zeigt an, dass sie deaktiviert ist. Die Absicht der VC-Fähigkeits-Register besteht darin, dass die für die VC-Anwendungen erforderlichen Einstellungen der Konfiguration sowohl durch die lokale als auch durch die fernliegenden Einrichtungen unterstützt werden. Zusätzlich können in den VC-Vorrichtungen Konfigurations-Register implementiert sein, die eine Gesamtsteuerung ermöglichen, um eine Hardware-Funktionalität freizugeben/zu deaktivieren. Für die Anfangsversion der VC-Fähigkeits-Register wird eine Größe von 32 Bits empfohlen.
  • Die Signifikanz hängt jedoch davon ab, ob das Register die lokale oder die Fern-Fähigkeit darstellt. Die folgende Tabelle 1 ist ein Implementierungs-Beispiel, das die auf einer Version der VC-Architektur unterstützten Anwendungen zeigt.
  • Figure 00240001
    Tabelle 1
  • Je VC-informierte Vorrichtung unterstützt die folgenden Sätze von Registern: Das lokale VC-Fähigkeits-Register ist ein Nur-Lese-Register-Satz. Das Register definiert den Satz von Fähigkeiten, zu denen die lokale Vorrichtung fähig ist. Das lokale VC-Anzeige-Register ist ein Lese/Schreib-Register-Satz. Dieses Register zeigt der fernliegenden Vorrichtung die lokale VC-Fähigkeit an. Es kann auf einen von zwei Wegen initialisiert werden: Es kann 0 sein, um keine Fähigkeiten als Standard anzuzeigen, wodurch eine Software veranlasst wird, das Register zu verändern, oder es kann von dem lokalen VC-Fähigkeits-Register kopiert sein.
  • Das Fern-VC-Anzeige-Register ist ein nur-Lese-Register-Satz, aber sein Wert wird durch die VC-Abstimmung bestimmt. Dieses Register wird durch die lokale Vorrichtung beschrieben, wenn sie einen ACK-Frame empfängt, und durch die fernliegende Vorrichtung, wenn sie während des Handshakes den Fortsetzungs-Frame empfängt.
  • Das VC-Funktionalitäts-Freigabe-Register ist ein Lese/Schreib-Register-Satz. Der Zweck dieses Registers besteht darin, die Hardware-Funktionalität der angezeigten VC-Operationen freizugeben. Der Standardwert dieses Registers kann in Abhängigkeit von den Konfigurationseinstellungen in einem von zwei Wegen angezeigt werden und wird durch das Ergebnis des VC-Handshake-Frames bestimmt. Die Fähigkeit, einen bestimmten VC-Frame-Typ zu erzeugen (d.h., den Server für diese Operation darzustellen) wird freigegeben/aktiviert, wenn die Vorrichtung zu dieser Funktion in der Lage ist (wie es in dem lokalen Fähigkeits-Register angegeben ist) und die entsprechende Funktion zur Befolgung des VC-Frames durch die fernliegende Vorrichtung angezeigt wird (wie in dem Fern-Anzeige-Register angegeben). Alternativ wird die Fähigkeit, einen bestimmten VC-Frame-Typ zu befolgen (d.h. ein Client für diese Operation darzustellen) freigegeben/aktiviert, wenn die Vorrichtung zu dieser Funktion in der Lage ist (wie in dem logischen Fähigkeits-Register angegeben) und die fernliegende Vorrichtung in der Lage ist, diesen Frame-Typ zu erzeugen.
  • VC-Frame-Format
  • Das VC-Frame-Format wurde für viele Anforderungen entwickelt. Eines dieser Anforderungen ist das Bereitstellen einer Punkt-Zu-Punkt-Kommunikation, um eine Ende-zu-Ende-Kommunikation sowie eine Umleitung eines Pakets an eine CPU zu ermöglichen. Andere Anforderungen beinhalten die Freigabe einer kundenspezifischen Funktionalität, ein skalierbares Frame-Format, um komplexe Anwendungen zu ermöglichen und die Verwendung von Ethertype für andere Zwecke als für virtuelle Kanäle (VC) freizugeben. Die unterschiedlichen Formate für VC-Frames werden nachfolgend beschrieben.
  • 8 zeigt eine Ausführungsform des VC-Frame-Formats. Der VC-Frame ist ein Ethernet-II-Frame mit einem durch IEEE festgelegten Ethertype-Wert. Die Bestimmungs-MAC-Adresse sollte die Punkt-zu-Punkt-Adresse der direkt verbundenen Vorrichtung oder die reservierte Vielfach-Adresse (multicast address) 01-80-c2-00-00-01 sein. Es wird bemerkt, dass, obwohl die reservierte Vielfach-Adresse für den IEEE 802.3x-Pause-Frame reserviert ist, ein VC-Frame mit dieser DA nur dann gesendet werden sollte, wenn beide Enden VC-fähig sind.
  • Die Quell-Adresse sollte diejenige der Vorrichtung sein, welche den VC-Frame sendet. Das Ethertype-Feld zeigt den durch IEEE festgelegten Ethertype-Wert. Das Protokoll-Feld zeigt die Art der Anwendung. Für VC-Anwendungen muss dieses Feld 1 sein. Dieses Feld erlaubt es, anderen Anwendungen als VC die Frames mit diesem Ethertype zu benutzen.
  • Das VC-Kennzeichen kann nur eines der drei unten beschriebenen Formate haben. Bei dem in 9 dargestellten VC_TAG_TYPE0-Frame-Format ist das OPCODE0- Feld 8 Bits lang und das Parameter-Feld besteht aus 24 Bits in dem ersten Wort. Das Parameter-Feld kann, falls erforderlich, erweitert werden und ist tatsächlich abhängig von dem Operations-Code (Op-Code). Die 8 Bits des Operations-Code-Feldes zeigen den Operations-Code einer Anwendung und der zugehörigen Funktion. Der Wert von 0xFF ist ein reservierter Wert, der anzeigt, dass die nächsten 8 Bits den Operations-Code-Wert darstellen. Wenn der Wert des OPCODE0 ein anderer als 0xFF ist, dann sind die dem OPCODE0 folgenden Felder ein Parameter-Feld. Der Rest dieses Wortes kann durch Parameter für Operations-Codes vom Typ 0 besetzt sein.
  • Bei dem in 10 dargestellten VC_TYPE_TAG1-VC-Kennzeichen-Format ist das OPCODE0-Feld inaktiv (hat einen Wert von 0xFF) und OPCODE1 ist aktiv. Um OPCODE1 zu aktivieren, muss der Wert geringer als 0xFF sein. Für die Parameter in dem ersten Wort sind bis zu 16 Bits verfügbar. Die Breite des Parameter-Feldes ist abhängig von dem OPCODE1-Wert.
  • Bei dem in Figur dargestellten VC_TYPE_TAG2-VC-Kennzeichen-Format ist das OPCODE0- und das OPCODE1-Feld inaktiv und OPCODE2 ist aktiv. Um OPCODE2 zu aktivieren, muss OPCODE0 den Wert 0xFF und OPCODE1 muss den Wert 0xFF haben. Jegliche Parameter dieser Operations-Codes müssen in nachfolgenden Worten untergebracht sein. Deren Format hängt von dem OPCODE2-Wert ab.
  • Selektive Datenfluss-Steuerung
  • Eine der wichtigen Anwendungen des VC-Protokolls ist die selektive Datenfluss-Steuerung (SFC) zwischen einem Schalter und einem Client. Traditionell unterscheidet die Verbindungsebenen-Datenfluss-Steuerung nicht zwischen unterschiedlichen Typen von Datenverkehr auf einer Verbindung. Eine Verbindungs-Ebene-Datenfluss-Steuerung stoppt jeden Datenverkehr vollständig in der Richtung, wodurch ein Kopf von Verbindungs-Blockaden erzeugt wird, wie oben beschrieben.
  • Das VC-Protokoll bietet einen Mechanismus zum selektiven Steuern eines Datenstroms auf einer Verbindung, während die Übertragung anderer Datenströme noch möglich ist. Es gibt viele Wege, einen Datenfluss bzw. Datenstrom zu klassifizieren, und es gibt viele Mechanismen, die auf einen Datenfluss in einer solchen Umgebung angewendet werden können. 12 zeigt das VC-Kennzeichen-Format für 802.1p-Prioritäts-basierte, selektive Datenfluss-Steuerung. Dies ist eine Eingangs-basierte Datenfluss-Steuerung. Der Überlastungszustand einer jeden Priorität muss in dem Bitmap, das in diese Steuer-Frames geleitet wird, akkurat reflektiert sein.
  • 13 zeigt eine spezielle Netzwerk-Konfiguration. Ein Verfahren zur Klassifikation von Datenverkehr zwischen einem Schalter 1300 und Clients 13201340 erfolgt mittels der 802.1p-Priorität, die sich in dem Kennzeichen-Steuerungs-Feld des VLAN-Kennzeichens befindet. In diesem Verfahren zur Kooperation wird jeder Prioritäts-Bearbeitungsreihe innerhalb des Eingangs-Anschlusses durch Setzen des Gegendruck-Grenzwerts für die Prioritäts-Bearbeitungsreihe eine bestimmte Speichermenge zugeordnet. Wenn die Anzahl der Pakete den Grenzwert überschreitet, wird ein VC-Frame gesendet, der dann die Datenfluss-Steuerung nur für die betreffende Prioritäts-Bearbeitungsreihe veranlasst. Der Datenverkehr von anderen Prioritäts-Bearbeitungsreihen innerhalb des Clients bleibt unbeeinflusst. In 13 sendet der Server 1310 Datenverkehr auf Priorität 1 und Priorität 2.
  • Es folgt die Sequenz von Ereignissen in diesem Betriebsmodus. Beide Ende sind VC-fähig, sobald der VC-Handshake erfolgreich abgeschlossen ist. 1) Der Server 1310 sendet Datenverkehr mit unterschiedlichen Prioritäten an den Schalter 1300. 2) Die Anzahl der Pakete pro Prioritäts-Bearbeitungsreihe an dem Eingang überschreitet den vorgegebenen Schwellwert. Dies kann geschehen, wenn die Pakete über eine Schnittstelle mit geringerer Geschwindigkeit ausgesendet werden. 3) Der Schalter 1300 sendet einen selektiven VC-Prioritäts-basierten Datenfluss-Steuerungs-Frame. 4) Bei Empfang stoppt der Server 1310 das Übermitteln von Datenverkehr für die betreffende Priorität. 5) Wenn der Eingangs-Anschluss des Schalters nicht mehr überlastet ist, sendet der Schalter einen selektiven VC-Prioritäts-basierten Steuerungs-Frame, um anzuzeigen, dass die Überlastung beseitigt ist. 6) Mit dem Empfang dieses Frames, setzt der Server 1310 das Senden vom Datenverkehr von der betreffenden Prioritäts-Bearbeitungsreihe(n) fort.
  • Ein Vorteil dieser Implementierung besteht darin, dass das Verfahren sowohl in dem Server als auch in dem Schalter auf einfache Weise zu implementieren ist. Ein Nachteil dieser Implementierung tritt dann auf, wenn der Server den gesamten Datenverkehr an eine Priorität sendet, wobei die selektive Datenfluss-Steuerung wie eine Pause-Frame-Steuerung agiert.
  • Darüber hinaus kann die Prioritäts-Datenfluss-Steuerung Ausgangs-basiert sein. Bei diesem Betriebsmodus wird die Überlastung an dem Ausgangs-Anschluss mit auf Priorität basierender Differenzierung festgestellt. Dieses Ergebnis wird in einem VC-Steuerungs-Frame an andere Anschlüsse gesendet, wenn der Eingang des Schalters Pakete entdeckt, die an den überlasteten Anschluss/Priorität gesendet werden. Die Benutzung eines solchen Modus ist in 14 dargestellt. Im Folgenden wird die Sequenz von Ereignissen beschrieben, die mit einer Ausgangs-basierten Prioritäts-Datenfluss-Steuerung verbunden sind. 1) Die Server A 1410 und B 1450 senden Datenverkehr an den Schalter 1400, wobei der Schalter ebenso über separate Anschlüsse mit Workstations 14201440 kommuniziert. 2) Prioritäts-Bearbeitungsreihe 1 im Ausgangs-Anschluss 3 im Schalter ist überlastet. Eine interne Mitteilung wird an alle Schalter-Anschlüsse gesendet, die anzeigt, dass der Anschluss/die Prioritäts-Bearbeitungsreihe 1 überlastet ist. 3) Der Schalter-Anschluss 1 sendet einen VC-Prioritäts-Datenfluss-Steuerungs-Frame an den Server A, der anzeigt, dass die Priorität 1 blockiert ist. 4) Der Server A decodiert den VC-Frame und stoppt das Senden von Frames von der Prioritäts-Bearbeitungsreihe 1. 5) Wenn der Schalter-Anschluss 3/die Priorität 1 nicht mehr überlastet ist, wird eine interne Mitteilung an alle Eingangs-Anschlüsse gesendet. 6) Der Schalter-Anschluss 1 sendet einen VC-Prioritäts-Datenfluss-Steuerungs-Frame an den Server A, der anzeigt, dass die Priorität 1 nicht mehr überlastet ist. 7) Der Server A setzt das Senden von Datenverkehr von der Prioritäts-Bearbeitungsreihe 1 fort.
  • Ein Vorteil dieser Implementierung besteht darin, dass die Anzeige der Überlastung auf einem Ausgangs-Anschluss basiert und nicht auf einem Eingangs-Anschluss. Ein Nachteil dieser Implementierung besteht darin, dass ein Kopf von Verbindungsblockaden innerhalb der Prioritäts-Bearbeitungsreihe des Clients auftritt.
  • Ausgangs-Prioritäts-Datenfluss-Steuerung
  • Eine weitere Verbesserung der Ausgangs-basierten Datenfluss-Steuerung besteht darin, dass sie eine abstrakte Datenfluss-ID umfasst, anstelle nur einer Prioritäts-Bearbeitungsreihe. Der exakte Mechanismus zum Bestimmen der Datenfluss-ID wird über zwei Enden abgestimmt, wobei ein Beispiel die MAC-Adresse zur Zielbestimmung des Pakets ist.
  • In diesem Szenarium ist die Netzwerk-Schnittstellen-Karte (NIC) ein Client befolgender Ausgangs-Prioritäts-VC-Steuerungs-Frame. Die Datenfluss-Steuerung wird erreicht durch Puffern von Paketen bei dem Client. Wenn ein Paket nicht von dem Schalter absorbiert werden kann, wird ein VC-Frame an den Client zurückgesendet, der das Paket gepuffert halten muss. Der Client kann andere Pakete für den betreffenden Datenfluss puffern und eine Datenfluss-Steuerung des durch die Anwendung(en) erzeugten Datenverkehrs veranlassen. Zu der gleichen Zeit können Pakete auf anderen Datenströmen an den Schalter gesendet werden.
  • Das Paket X wird von dem Client an den Schalter gesendet. Wann kann der Client das Paket X aus seinem Puffer entfernen? Wenn das Paket X ein selektives Datenfluss-Steuerungs-Paket verursacht, das von dem Schalter an den Client zurückgesendet wird, dann muss der Client das Paket X in seinem Puffer behalten, bis entweder: 1) Die Lebensdauer des Pakets abgelaufen ist (durch den Paket-Lebensdauer-Mechanismus des Clients); oder 2) der Client eine Datenfluss-Ablehnung für das Paket X erhält; oder 3) der Pause-Zeitgeber in dem Client für diesen Datenfluss abgelaufen ist.
  • In den Fällen 2 und 3 wird das Paket X erneut an den Schalter gesendet. Eventuell kann der Schalter für diesen Datenfluss wiederum eine Datenfluss-Steuerung veranlassen. Dies wäre ein Weg, um eine andauernde Pause zu erhalten, ohne dass die Schalter-Seite einen Zeitgeber beibehalten und den Pause-Frame erneut senden muss. Es liegt eine implizite Bestätigung des Pakets X vor, wenn von dem Schalter nach dem Start des Pakets X das nächste Nicht-VC-Paket gesendet wurde (d.h., dass genügend Pakete X vorliegen, um das Senden eines Steuerungs-Frame an den Client zu veranlassen). Der Client kann den von dem Paket X benutzten Pufferspeicherplatz räumen, wenn es übermittelt wurde.
  • Eine Ausführungsform dieser Ausgangs-Prioritäts-Datenfluss-Steuerung wird nachfolgend im Detail diskutiert. Die 15 und 16 zeigen die Formate von Ausgangs-Prioritäts-Datenfluss-Steuerungs-Frames. 15 zeigt das Aktivieren-VC-Frame-Format und 16 zeigt das Deaktivieren-VC-Frame-Format. Die Verwendung dieser Frames wird nachfolgend diskutiert.
  • Zuerst muss zwischen dem Schalter und dem Client ein Mechanismus abgestimmt werden, um eine Datenfluss-ID von einem Paket zu erzeugen. Dies kann durch den VC-Handshake oder den Fähigkeits-Austausch abgestimmt werden. Als nächstes hält der Client einen Pool von Ausgangs-Paketen mit zufälligem Paket-Zugriff vor. Berechnungen haben gezeigt, dass ein Puffer von näherungsweise 20 Kilo Bytes benötigt wird, um Jumbo-Frames unterzubringen, die generiert werden können, bevor die Datenfluss-Steuerung durch den Schalter veranlasst werden konnte. Eine vorsichtige Analyse ist erforderlich, um die exakte Puffergröße für die Unterstützung von Jumbo-Frames und/oder verlustfreie Unterstützung, und/oder die Anzahl des bestimmten, unterstützten Datenstroms festzustellen und ob ein Puffern jeweils dafür erforderlich ist.
  • Unter Bezugnahme auf den Client kann der Ausgang innerhalb einer Priorität als eine Kollektion von Bearbeitungsreihen angenommen werden, und zwar pro Datenstrom (Datenstrom-Bearbeitungsreihe genannt). Der Überlastungszustand wird pro Datenstrom-Bearbeitungsreihe aufrechterhalten. Dies kann implementiert werden als eine Verbindungs-Liste mit einer Selektion nach dem "round robin"-Verfahren unter den Datenstrom-Bearbeitungsreihen. Die einzigen Datenstrom-Bearbeitungsreihen, die tatsächlich "existieren" sind diejenigen, für die ein Paket derzeit vorhanden ist. Wenn ein Paket aufgereiht wird, um an einen Client ausgegeben zu werden, wird die Datenstrom-ID erzeugt. Innerhalb der Paket-Priorität werden die Datenstrom-Bearbeitungsreihen auf eine passende Datenfluss-ID hin untersucht. Wenn diese gefunden wurde, wird das Paket hinter anderen Paketen mit dieser Datenfluss-ID eingereiht. Wenn keine Übereinstimmung gefunden wurde, wird der Überlastungs-Zustand auf "keine" gesetzt und das Paket wird "neben" den anderen Datenströmen in eine "neue" Datenstrom-Bearbeitungsreihe eingereiht.
  • Wenn ein Paket am Kopf seiner Datenstrom-Bearbeitungsreihe den Überlastungs-Zustand "keiner" hat, kann es an den Schalter gemäß dem Zeitplan-Algorithmus des Clients übermittelt werden. Wenn ein selektiver Datenfluss-Steuerungs-VC-Frame empfangen wird, wird der Überlastungs-Zustand für diese Bearbeitungsreihe gesetzt. Andernfalls fährt der Ausgang damit fort, Pakete gemäß seinem Zeitplan-Algorithmus zu senden.
  • Auf der Schalter-Seite wird der Überlastungs-Zustand pro Anschluss, pro Priorität beibehalten. Tatsächlich ist dies das Format, das zum Kommunizieren zwischen dem Schalter und dem Client verwendet wird. Der Überlastungs-Zustand ist eine Kombination aus einem Anschluss-Bitmap und einem Prioritäts-Bitmap. Dies vereinfacht die Implementierung aus den folgenden Gründen.
  • Auf der Schalterseite muss die Vorrichtung die Datenfluss-IDs nicht nachverfolgen (anders als diese zu berechnen in der Art wie der Client). Wenn eine Überlastung festgestellt wird, erzeugt der Schalter einen VC-Frame, der die überlasteten Ausgangs-Anschlüsse für das Paket anzeigt und das Bit in dem Prioritäts-Bitmap setzt, welches das Paket in dem Schalter benutzen würde. (Die hier angezeigte Priorität kann eine neu abgestimmte Priorität sein, was für den Client nicht von Belang ist). Auf der Seite des Clients wird die Überlastungs-Information für den Datenstrom genau dann gespeichert, sobald sie in dem VC-Datenstrom-Steuerungs-Frame auftaucht.
  • Wenn der Eingang des Schalters ein Paket empfängt, für das ein Eingangs-Anschluss des Pakets überlastet ist, wird das Paket ausgesetzt. Die Datenstrom-ID des Pakets wird berechnet und ein selektiver VC-Datenstrom-Steuerungs-Frame, der eine Datenfluss-Steuerung für die betreffende Datenstrom-ID veranlasst, wird an den Client mit dem oben beschriebenen Bitmap returniert. Wenn der Eingang erkennt, dass sich der Überlastungszustand für eine bestimmte Priorität aufklärt, erzeugt er einen selektiven VC-Datenfluss-Steuerungs-Frame mit dem Befehl zum Deaktivieren bezüglich des angegebenen Anschlusses und der Priorität.
  • Der Client nimmt diesen Frame und modifiziert den Überlastungs-Zustand für jede Datenstrom-Bearbeitungsreihe, die von der Veränderung betroffen ist. Dies kann dazu führen, dass zuvor blockierte Bearbeitungsreihen übertragen können. Es wird bemerkt, dass einige andere Anschlüsse, für die das Paket bestimmt ist, nun überlastet sein können und wieder die Veranlassung einer selektiven VC-Datenfluss-Steuerung hervorrufen.
  • Ein Vorteil dieser Implementierung besteht darin, dass sie einen Kopf von Leitungsblockaden zwischen den Datenstrom-Bearbeitungsreihen vermeidet. Nachteile dieser Implementierung sind, dass unterschiedliche Datenströme unter der gleichen Datenfluss-ID kollabieren können in Abhängigkeit von der Implementierung der Datenfluss-ID-Berechnung und es könnte kompliziert sein, den Ansatz auf beiden Seiten zu implementieren.
  • Standard IEEE-802.3x-Datenfluss-Steuerung
  • Der Pause-Frame wird durch den MAC erzeugt und umfasst MAC-Steuerungs-Frames, die MAC-Client-Daten für den CSMA/CD-MAC enthalten und eine feste Länge von 64 Byte haben. MAC-Steuerungs-Frames unterscheiden sich von anderen MAC-Frames nur durch deren Länge/Typ-Feld-Identifizierer. Das Format ist in 17 gezeigt.
  • Die Pause-Operation wird verwendet, um eine Übermittlung der Daten-Frames für eine bestimmte Zeitspanne zu unterbinden. Wenn der Ethernet-Schalter eine Übertragung der Daten-Frames von einer weiteren Station auf das Netzwerk unterbinden möchte, erzeugt er einen MAC-Steuerungs-Frame mit den folgenden Feldern:
    • • Bestimmungs-Adresse = Global zugeordnete 48-Bit Mehrfach-Adresse (01-80-C2-00-00-01);
    • • Auellen-Adresse = "Nicht beachten: 48 bits";
    • • Länge/Typ-Feld = Universell zugeordnet für MAC-Steuerung von CSMA/CD LANs (0x88-08);
    • • Operations-Code control = PAUSE-Operations-Code (0x00-01);
    • • Steuerungs-Parameter = Länge und Zeit zum Unterbinden von Frame-Übertragungen;
    • • Reservierte Felder = 42 Bytes des reservierten Feldes wird nur mit Nullen besetzt übertragen;
    • • FCS = 4 Bytes von Standard-CRC-Berechnung.
  • Beim Empfang analysiert die MAC-Steuerungs-Sub-Ebene den eingehenden Frame, um festzustellen, ob er für den MAC-Client (Daten-Frame) oder für eine bestimmte Funktion innerhalb der MAC-Steuerungs-Sub-Ebene-Einheit selbst (MAC-Steuerungs-Frame) bestimmt ist. Die MAC-Steuerungs-Frames mit einer Länge von 64 Bytes und einem Operations-Code 0x0001 wird durch die MAC-Steuerungs-Sub-Ebene als ein Pause-Steuerungs-Frame interpretiert und daraufhin agiert. Ein Frame, der nicht das eindeutige Länge-Typ-Feld (88-08) enthält, wird als ein Daten-Frame angesehen. Die MAC-Sub-Ebene kann den Daten-Frame weiterleiten. MAC-Steuerungs-Frames mit einer Länge größer als 64 Bytes und einem Operations-Code 0x0001 können verworfen werden oder auf 64 Bytes gekürzt, interpretiert und daraufhin agiert werden. Nicht unterstützte MAC-Steuerungs-Frames werden verworfen. Verworfene Frames werden weder an den MAC-Client weitergeleitet noch durch die MAC-Steuerungs-Sub-Ebene interpretiert noch danach agiert, aber sie könnten an die Netzwerk-Verwaltung berichtet werden.
  • Die Pause-Operation kann nicht verwendet werden, um die Übermittlung von MAC-Steuerungs-Frames zu unterbinden. Nur Vorrichtungen, die auf den vollständigen Duplex-Modus konfiguriert sind, senden die Pause-Frames. Die global zugeordneten 48 Bit der Vielfach-Adresse 01-80-C2-00-00-01 sind für die Verwendung in MAC-Steuerungs-Pause-Frames reserviert zum Unterbinden der Übertragung von Daten-Frames von einer Vorrichtung in einem vollständigen Duplex-Modus.
  • IEEE-802.1D-konforme Brücken senden keine Frames weiter, die an diese Mehrfach-Bestimmungs-Adresse gesendet sind, unabhängig von dem Zustand des Brückenanschlusses, auf die Brücke, die MAC-Steuerungs-Sub-Ebene implementiert oder nicht. Um es generischen Voll-Duplex-Datenfluss-Steuerungs-Stationen zu ermöglichen, die Pause-Operation zu implementieren, wird das MAC (bspw. durch Ebenen-Management instruiert, die Annahme von Frames mit der Bestimmungs-Adresse gleich dieser Mehrfach-Adresse zu ermöglichen.
  • Automatische Abstimmung
  • Die Funktion der automatischen Abstimmung erlaubt es einer Vorrichtung, ihr verbessertes Betriebssystem einer Vorrichtung an dem ferngelegenen Ende eines Verbindungs-Abschnitts anzuzeigen und entsprechende verbesserte Betriebsmodi zu erfassen, welche die andere Vorrichtung anzeigen kann. Die vollständigen Details der Implementierung einer automatischen Abstimmung sind in den IEEE802-3-Spezifikationen beschrieben. Die virtuelle Kanal(VC)-Fähigkeit wird zwischen zwei Verbindungspartnern durch Hinzufügen neuer Bits und neuer Register zu der IEEE802.3-Spezifikationen eingerichtet.
  • VC-fähige Vorrichtungen können das Next-Page-Merkmal in dem Standard-Entscheidungs-Mechanismus zur automatischen Abstimmung verwenden, um den Austausch von VC-Fähigkeiten zu erlauben. Das Next-Page-Format zum Austausch von VC-Fähigkeiten ist abhängig von der Implementierung.
  • Die oben diskutierte Konfiguration der Erfindung ist einer Ausführungsform auf einem Halbleitersubstrat, wie z.B. Silizium, mit geeigneten Halbleiter-Herstellungsverfahren ausgebildet und basiert auf einem Schaltungs-Layout, das aufgrund der oben diskutierten Ausführungsformen für einen Fachmann auf dem betreffenden technischen Gebiet offenbar ist. Ein Fachmann, der auf dem Gebiet der Gestaltung und Herstellung von Halbleitern bewandert ist, wäre in der Lage, unterschiedliche Module, Schnittstellen und Komponenten der vorliegenden Erfindung auf einem einzigen Halbleitersubstrat aufgrund der oben diskutierten architektonischen Beschreibung zu implementieren. Es würde ebenso innerhalb des Bereichs der Erfindung liegen, die offenbarten Elemente der Erfindung in diskreten elektronischen Bauteilen zu implementieren, wodurch die Vorteile der funktionalen Aspekte der Erfindung ausgenützt würden, ohne die Vorteile durch die Benutzung eines einziges Halbleitersubstrats zu vergrößern.

Claims (8)

  1. Verfahren zum selektiven Steuern des Datenflusses durch einen Schalter (300) unter Verwendung eines virtuellen Kanal-Protokolls, wobei die Datenfluss-Steuerung ausgangsbasiert ist, der Schalter (300) eine Vielzahl von Anschlüssen (5, 7, 18, 24) umfasst, wobei jeder der Anschlüsse aus der Vielzahl von Anschlüssen (5, 7, 18, 24) eine Vielzahl von Prioritäts-Bearbeitungsreihen aufweist, umfassend: Abstimmen eines virtuellen Kanals zwischen dem Schalter (300) und Clients (320350), Senden einer virtuellen Kanal-Mitteilung an die Clients (320350) einschließlich eines Bitmaps, das Überlastungszustände der Prioritäts-Bearbeitungsreihen anzeigt, wobei das Bitmap eine Kombination aus einem Anschluss-Bitmap und einem Prioritäts-Bitmap ist; wobei die Prioritäts-Bearbeitungsreihen einer Vielzahl von Datenfluss-Identifikations-Bearbeitungsreihen entsprechen, die durch das Abstimmen des virtuellen Kanals zwischen dem Schalter (300) und den Clients (320350) bestimmt werden; Feststellen einer Überlastung an zumindest einer Prioritäts-Bearbeitungsreihe eines Ausgangs-Anschlusses (8) aus der Vielzahl der Prioritäts-Bearbeitungsreihen, wenn eine Anzahl von an zumindest der einen Prioritäts-Bearbeitungsreihe empfangenen Paketen einen vorgegebenen Wert übersteigt; Senden der virtuellen Kanal-Mitteilung an die mit den Schaltern (300) verbundenen Clients (320350), wonach die für die eine Prioritäts-Bearbeitungsreihe bestimmten Daten angehalten werden, woraufhin der Schalter die virtuelle Kanal-Mitteilung erzeugt, die anzeigt, dass der Ausgangs-Anschluss (8) in dem Anschluss-Bitmap für ein erstes Paket überlastet ist, und ein Bit in dem Prioritäts-Bitmap für eine erste Priorität setzt, welches das erste Paket in dem Schalter (300) verwenden würde; Warten auf ein Nachlassen der Überlastung an der zumindest einen Prioritäts-Bearbeitungsreihe; und Senden einer virtuellen Kanal-Fortsetzungs-Mitteilung an die Clients; wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfasst: Aussetzen eines zweiten Pakets, wenn ein Eingangs-Anschluss (1) des Schalters (300) das zweite Paket empfängt, für das ein zweiter Ausgangs-Anschluss (8) des zweiten Pakets überlastet ist, Berechnen der Datenfluss-Identifikations-ID des zweiten Pakets und Returnieren eines virtuellen kanalselektiven Datenfluss-Steuerung-Datenübertragungsblocks, der die Datenfluss-Steuerung für die Datenfluss-ID des zweiten Pakets an die Clients (320350) mit einem Bitmap angibt, das den zweiten überlasteten Ausgangs-Anschluss und eine zweite Priorität anzeigt, die das zweite Paket in dem Schalter verwenden würde, Erzeugen eines zweiten virtuellen kanalselektiven Datenfluss-Steuerungs-Datenübertragungsblocks durch den Eingang mit einem Befehl, die Datenfluss-Steuerung an dem angezeigten, überlasteten zweiten Anschluss und die zweite Priorität aufzuheben, woraufhin die Clients (320350) diesen zweiten virtuellen kanalselektiven Datenfluss-Steuerungs-Datenübertragungsblock übernehmen und den Belastungszustand jeder durch die Veränderung betroffene Datenfluss-Bearbeitungsreihe modifiziert, so dass zuvor blockierte Bearbeitungsreihen übermitteln können.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der vorgegebene Wert ein Gegendruck-Begrenzungs-Schwellwert („backpressure limit threshold") für die zumindest eine Bearbeitungsreihe ist.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Datenfluss-Identifikations-Bearbeitungsreihen als eine Verbindungsliste mit dem Schalter (300) implementiert sind.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei ein Prioritäts-Bearbeitungsreihen-Speicher für jede aus der Vielzahl von Prioritäts-Bearbeitungsreihen durch einen Gegendruck-Begrenzungs-Schwellwert gesetzt wird.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei eine Datenfluss-Identifizierung entsprechend der einen der Datenfluss-Identifizierungs-Bearbeitungsreihen berechnet wird, sobald eine Überlastung an dem Ausgangs-Anschluss (8) festgestellt wird.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 5 ferner umfassend, Senden interner Mitteilungen an alle aus der Vielzahl von Anschlüssen (5, 7, 18, 24), die eine Überlastung an der zumindest einen Prioritäts-Bearbeitungsreihe anzeigt, nach dem Schritt des Feststellens einer Überlastung an zumindest einer Prioritäts-Bearbeitungsreihe.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 6 ferner umfassend, Aussenden Überlastung anzeigender virtueller Kanal-Mitteilungen durch alle aus der Vielzahl von Anschlüssen (5, 7, 18, 24).
  8. Ein für einen virtuellen Kanal verwendbarer Schalter (300), der angepasst ist, das Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7 zum selektiven Steuern des Datenflusses durch den Schalter (300) auszuführen.
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