Un enrutador de rejilla.

Un enrutador de rejilla que comprende:

una pluralidad de unidades de interfaces externas (44) configuradas para recibir paquetes de servicios desdeun punto y para proporcionar los paquetes de los servicios a otro punto;

y

una segunda pluralidad de unidades de buzones (46) configurados para almacenar y redirigir dichos paquetesasociados con los buzones respectivos, conectada cada una de las unidades de buzones (46) a dichasunidades de interfaces externas (44),

en el que cada una de dichas unidades de interfaces externas (44) tiene una porción de entrada y una porciónde salida, y

cada una de dichas porciones y cada una de las unidades de buzones, comprende:

una sección de entrada configurada para almacenar dichos paquetes y las cabecera relacionadas;un procesador de buzón configurado al menos para tomar decisiones de encaminamiento; y

una sección de salida configurada para organizar dichos paquetes para transferir a una unidad siguiente, en elque:

dicha sección de entrada de dicha porción de entrada está conectada a una pluralidad de tarjetas deinterfaz de red, y se caracteriza porque:

cada una de las tarjetas de interfaz de red está configurada para escribir directamente en dichasección de entrada,

cada una de dichas tarjetas de interfaz de red comprende una librería de espacios de usuario, yse asigna un buzón por servicio y porque dicha sección de salida está configurada además paraalmacenar al menos un puntero a dicha sección de entrada.

Un enrutador de rejilla Campo de la invención La presente invención se refiere a enrutadores de red en general y a enrutadores de rejilla en particular.

Antecedentes de la invención Las redes de comunicaciones son ubicuas. La Internet está en todas partes y los portadores están intentando proporcionar cada vez más servicios sobre la misma para sus clientes.

La solicitud de patente de los Estados Unidos 11/615.977, asignada a los cesionarios comunes de la presente invención, describe una red de límite metropolitano que intenta concentrarse en los servicios que proporciona en lugar de en la topología de la red y/o la configuración de línea. Una red ejemplar de límite metropolitano 40 se muestra en la Fig. 1, a la cual se hace ahora referencia.

Para cada servicio, la red de límite metropolitano asigna un buzón 22 cuyo tamaño y calidad del servicio (definido por el ancho de banda, tasas de descarga, control de seguridad, etc.) puede ser una función de la cantidad de datos a transferir a través de los mismos en cualquier momento determinado. Los buzones 22 actúan como memorias intermedias, donde se pueden escribir los datos en un extremo y leerse en el otro extremo.

La definición de los buzones se puede promover directamente desde las tablas de servicios que los portadores mantienen de todos modos. Tales tablas existen para la facturación, para el servicio de clientes, para la asignación de ancho de banda, etc. La red de límite metropolitano de la presente invención puede acceder a tales tablas para definir los requisitos de tamaño y de la calidad de servicio (QoS) para sus buzones 22 y pueden almacenar tal información en su propia tabla de servicios 30. La red de límite metropolitano 40 también puede comprender una multiplicidad de enrutadores de rejilla 42, de los cuales se muestran tres de ejemplo (con las letras de referencia A, B, y C) en la Fig. 1. Los enrutadores 42 se pueden conectar juntos con un anillo 41.

Cada uno de los enrutadores 42 puede comprender una unidad de interfaz externa (EIU) 44 y una unidad de buzones (MU) 46. Cada una de las unidades de interfaces externas 44 puede proporcionar conexiones a sus clientes asociados y al anillo 41 y cada una de las unidades de buzones 46 puede mantener y gestionar los buzones 22. Sin embargo debido a que la red de límite metropolitano 40 puede ser una red distribuida, los buzones 22 de los clientes asociados de una unidad de interfaz externa 44 puede que no necesariamente se almacenen en la unidad de buzones 46 del mismo enrutador 42. La localización de cada uno de los buzones puede ser una función del tipo de servicio que se proporciona y de si necesita localizarse o no cerca del cliente o cerca del origen para un funcionamiento eficiente. Las unidades de buzones 46 pueden comprender una multiplicidad de memorias intermedias, para los buzones, y unidades de gestión para añadir o borrar buzones cuando se requiera por la tabla de servicios 30.

Para cada uno de los paquetes de datos entrantes, cada unidad de interfaz externa 44 puede determinar qué unidad de buzones 46 puede gestionar el buzón 22 para el servicio que se transmite por el paquete de datos. Cada una de las unidades de interfaz externa 44 puede realizar una función de generación de huella digital sobre al menos parte de la información en una cabecera del paquete de datos. El valor de la huella digital resultante puede ser el número del buzón dentro de la red de límite metropolitano 40 para el servicio transportado por el paquete de datos. Con el número del buzón, la unidad de interfaz externa 44 puede escribir directamente el paquete de datos (normalmente usando el DMA remoto (rDMA) en el buzón indicado 22.

Por ejemplo, la Familia Smith, etiquetada como 50, puede solicitar un video a demanda desde el VOD etiquetado como 52. La Familia Smith, etiquetada como 50, puede registrar la petición de servicio y la red de límite metropolitano 40 puede crear un buzón 22B, para ese servicio y puede asignar también una unidad de interfaz externa 44, tal como EIU 44A, para el servicio. El VOD 52 puede enviar su flujo de datos de VOD al enrutador 42A, el enrutador más cercano al mismo. La unidad de interfaz externa 44A puede generar la huella digital de la dirección del destino, la de la Familia Smith, y puede determinar que el buzón para VOD 52 de la familia Smith, el buzón 22B1, puede estar localizado en la unidad de buzones 46B. Por consiguiente, la unidad de interfaz externa 44A puede escribir el flujo de datos en el buzón 22B1 en la unidad de buzones 46B. Cuando el decodificador de televisión de la Familia Smith se puede conectar al enrutador 42B, el enrutador más próximo al mismo, la unidad de buzones 46B puede enviar los paquetes almacenados en el buzón 22B1 al decodificador de televisión de la Familia Smith, a través de la unidad de interfaz externa 44B.

Otro servicio es el de dos personas, por ejemplo Dana Smith y su amiga Ann, hablando sobre VoIP. En este ejemplo, el buzón de Dana Smith 22B2 puede estar localizado en la unidad del buzón 46B, cerca de su casa, mientras que el buzón de Ann 22C puede estar localizado en una unidad de buzones diferente, por ejemplo 46C.

Cuando Ann habla sobre su teléfono de VoIP, su ordenador puede enviar su flujo de datos de voz al enrutador 42C, el enrutador con el que está asociada la unidad de interfaz externa 44C puede generar la huella digital de la

dirección de destino, la de Dana Smith, y puede determinar que el buzón de Dana Smith para VoIP, el buzón 22B2, puede estar localizado en la unidad de buzones 46B. Por consiguiente, la unidad de interfaz externa 44C puede escribir el flujo de datos en el buzón 22B2 en la unidad de buzones 46B y la unidad de buzones 46B puede redirigir los paquetes al teléfono de VoIP de Dana a través de la unidad de interfaz externa 44B.

El documento de Bianco A y otros, Multi-stage Switching Architectures for Software Routers - IEEE Network IEEE Service Center, Nueva York, NY, US, LNKD, DOI: 10.1109 / MNET. 2007.386465 Volumen 21, Nº 4, del 1 de julio de 2007 (01/01/2007) , páginas 15 - 21, XP01111880561 ISNN: 0890 - 8044, enseña una arquitectura basada en PC multi-etapa que aprovecha los enrutadores basados en PC como elementos de conmutación, para construir un enrutador de alta velocidad, a gran escala, escalable y de software fiable.

Sumario de la presente invención En adelante se proporciona, de acuerdo con una realización preferida de la presente invención, un enrutador de rejilla incluyendo una pluralidad de unidades de interfaces externas y una segunda pluralidad de unidades de buzones. Las unidades de interfaces externas reciben paquetes de los servicios desde un punto y proporcionan los paquetes de los servicios a otro punto.

Las unidades de buzones almacenan y redirigen los paquetes asociados con los buzones, uno por servicio, y cada unidad de buzones está conectada a las unidades de interfaces externas en una red de tipo CLOS. La unidad de interfaz externa tiene una porción de entrada y una porción de salida y las porciones de entrada y salida y las unidades de buzones se escriben entre sí, en un modo no síncrono.

Además, de acuerdo con una realización preferida de la presente invención, las porciones de entrada escriben en las unidades de buzones como la información en los paquetes, las unidades de buzones escriben los paquetes en las porciones de salida asociadas con los buzones en los que se almacenan los paquetes y las porciones de salida escriben los paquetes en la red.

Además, de acuerdo con la realización preferida de la presente invención, cada una de las porciones y cada una de las unidades de buzones incluyen una sección de entrada para almacenar los paquetes y las cabeceras relacionadas, un procesador para procesar sólo las cabeceras al menos para tomar las decisiones de encaminamiento y una sección de salida, que almacena en al menos un puntero para la sección de entrada, para organizar los paquetes para la transferencia a la siguiente unidad.

Aún más, de acuerdo con una realización preferida de la presente invención, cada una de las secciones de entrada de la porción de entrada está conectada a una pluralidad de tarjetas de interfaz de red, que escriben cada una directamente dentro de la sección de entrada.

Además, de acuerdo con una realización preferida de la presente invención, cada tarjeta de interfaz de red incluye una librería de espacios de usuario y una unidad de DMA de dispersión - recogida para escribir los paquetes desde la librería a la sección de entrada.

Adicionalmente, de acuerdo con una realización preferida de la presente invención, cada sección de salida incluye al menos una cola que almacena los punteros a las localizaciones en la sección de entrada.... [Seguir leyendo]

1. Un enrutador de rejilla que comprende:

una pluralidad de unidades de interfaces externas (44) configuradas para recibir paquetes de servicios desde un punto y para proporcionar los paquetes de los servicios a otro punto; y una segunda pluralidad de unidades de buzones (46) configurados para almacenar y redirigir dichos paquetes asociados con los buzones respectivos, conectada cada una de las unidades de buzones (46) a dichas unidades de interfaces externas (44) , en el que cada una de dichas unidades de interfaces externas (44) tiene una porción de entrada y una porción de salida, y

cada una de dichas porciones y cada una de las unidades de buzones, comprende:

una sección de entrada configurada para almacenar dichos paquetes y las cabecera relacionadas; un procesador de buzón configurado al menos para tomar decisiones de encaminamiento; y una sección de salida configurada para organizar dichos paquetes para transferir a una unidad siguiente, en el que:

dicha sección de entrada de dicha porción de entrada está conectada a una pluralidad de tarjetas de interfaz de red, y se caracteriza porque:

cada una de las tarjetas de interfaz de red está configurada para escribir directamente en dicha sección de entrada, cada una de dichas tarjetas de interfaz de red comprende una librería de espacios de usuario, y se asigna un buzón por servicio y porque dicha sección de salida está configurada además para almacenar al menos un puntero a dicha sección de entrada.

2. El enrutador de rejilla de acuerdo con la reivindicación 1 y en el que dichas porciones de entrada comprenden medios para escribir en dichas unidades de buzones según la información en dichos paquetes, dichas unidades de buzones comprenden medios para escribir paquetes en porciones de salida asociadas con dichos buzones en los que están almacenados dichos paquetes y dichas porciones de salida comprenden medios para escribir paquetes a dicho otro punto.

3. El enrutador de rejilla de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, y en el que dicho procesador de buzón está configurado para procesar solo dichas cabeceras para tomar dichas decisiones de encaminamiento.

4. El enrutador de rejilla de acuerdo con la reivindicación 3 en el que cada una de las unidades de buzón está conectada a dichas unidades de interfaces externas en una red de tipo CLOS.

5. El enrutador de rejilla de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, y en el que dicha librería comprende una unidad de DMA de dispersión-recogida para escribir dichos paquetes desde dicha librería a dicha sección de entrada.

6. El enrutador de rejilla de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, y en el que al menos una de dichas secciones de salida comprende al menos una cola para almacenar dicho al menos un puntero a las localizaciones en dicha sección de entrada, o una cola de escritura por unidad en la que se escribe.

7. El enrutador de rejilla de acuerdo con la reivindicación 3 y en el que dicha unidad de buzones comprende adicionalmente una sección de buzones configurada para almacenar colas de buzones, asociada cada una con un buzón, en el que cada una de dichas colas de buzones está configurada para almacenar punteros a localizaciones en dicha sección de entrada donde se almacenan sus datos, o en el que dicho procesador de buzón también comprende un programador para programar y controlar la salida de dichos paquetes, o en el que dicho procesador de buzón comprende:

un generador de huellas digitales para generar una huella digital de una cabecera de un paquete para determinar a qué buzón pertenece dicho paquete; un calificador para controlar la entrada a dicho buzón de acuerdo con los requisitos definidos previamente para dicho buzón; un selector de buzón para almacenar punteros a dicha cabecera y a dicho paquete en una cola de buzón asociada con dicho buzón determinado bajo instrucción de dicho calificador; y un despachador configurado para conformar un flujo de salida desde dicho buzón y para almacenar dichos punteros en una cola de escritura definida previamente para dicho buzón.

8. El enrutador de rejilla de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, y en el que dicha porción de entrada comprende además un procesador de la porción de entrada, comprendiendo dicho procesador de la porción de entrada; un creador de cabeceras configurado para crear una nueva cabecera con un puntero a la localización de

almacenamiento del paquete; un generador de huellas digitales configurado para leer dicha nueva cabecera y para determinar en qué unidad de buzones almacenar dicho paquete; y un selector de unidad de buzones configurado para escribir punteros a dicha nueva cabecera y a dicha localización de almacenamiento en una cola de escritura para dicha unidad de buzones determinada.

9. El enrutador de rejilla de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, teniendo dicha porción de salida un procesador, comprendiendo dicho procesador de la porción de salida:

un solicitador de escritura configurado para actualizar una cabecera de un paquete con una dirección de destino de dicho paquete y para escribir un puntero a dicho paquete dentro de una cola de transmisión.

10. El enrutador de rejilla de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichas unidades se implementan sobre PC (ordenadores personales) que tienen controladores de memoria y en el que dichas unidades se configuran para mover dichos paquetes a través del mismo sustancialmente a la tasa de E/S (Entrada / Salida) de dichos controladores de memoria.

11. El enrutador de rejilla de acuerdo con la reivindicación 10 y que también comprende una unidad de colocación directa de datos configurada para transferir paquetes desde una unidad a otra.

12. El enrutador de rejilla de acuerdo con la reivindicación 11 y en el que dicha unidad de colocación de datos directa es una de: una unidad de rDMA, un dispositivo de descarga de TCP, una tarjeta de interfaz de red con RDMA habilitado y una tarjeta de interfaz de red con DDP habilitado.

13. Un procedimiento de redirigir el tráfico a través de enrutadores de rejilla, comprendiendo el procedimiento:

en un enrutador de rejilla: almacenar paquetes y cabeceras de una pluralidad de buzones de una unidad de buzones (46) en un área de almacenamiento general; procesar cada una de dichas cabeceras para determinar a qué buzón pertenece cada uno de los paquetes y la cabecera asociada; colocar punteros a dicho paquete y su cabecera asociada dentro de una cola de buzón para dicho buzón; y procesar dicha cola de buzón para controlar la entrada y la salida de dicho buzón, y caracterizado porque dicho procesamiento de dicha cola de buzón comprende transferir paquetes y cabeceras, almacenadas en áreas separadas de memoria de un ordenador personal y apuntadas en dicha cola de escritura de dicho ordenador personal a áreas de memoria separadas de otro ordenador personal a través de una unidad de colocación directa de datos.

COLA DE ESCRITURA 59l

COLA DE ESCRITURA 59l