專利名稱：以太網(wǎng)交換芯片輸出隊(duì)列管理調(diào)度方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理技術(shù)和設(shè)備，尤其涉及一種以太網(wǎng)交換芯片輸出隊(duì)列管理調(diào)度方法和裝置。存儲(chǔ)—轉(zhuǎn)發(fā)模式工作的共享緩存式以太網(wǎng)交換芯片，其轉(zhuǎn)發(fā)處理過程可以用以下幾個(gè)處理步驟描述如下，如

圖1所示1、接收并緩存數(shù)據(jù)幀從外部端口進(jìn)入交換芯片的數(shù)據(jù)幀經(jīng)輸入接口緩存到共享緩存中，共享緩存的分配由緩存管理模塊通過地址指針管理，在以后的處理的過程中，數(shù)據(jù)幀的主體將始終保存在共享緩存中，只有緩存地址指針在芯片中傳遞，直到轉(zhuǎn)發(fā)指令下達(dá)到輸出接口，再由輸出接口根據(jù)緩存地址指針把數(shù)據(jù)從共享緩存中讀出并發(fā)送到外部端口。
2、目的端口查找數(shù)據(jù)幀寫入緩存時(shí)，輸入接口模塊從數(shù)據(jù)幀中提取出用于對(duì)幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)的信息，與數(shù)據(jù)幀在緩存中的地址一起，發(fā)送到轉(zhuǎn)發(fā)引擎，轉(zhuǎn)發(fā)引擎根據(jù)這些信息對(duì)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)查找操作，獲得數(shù)據(jù)幀的目的端口。轉(zhuǎn)發(fā)引擎把數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)目的端口、數(shù)據(jù)幀的緩存地址指針、數(shù)據(jù)幀的其他信息一起組成幀控制塊FCB，輸出到輸出隊(duì)列管理模塊中等待調(diào)度輸出。
3、輸出隊(duì)列管理所謂輸出隊(duì)列，是指將幀控制塊FCB按每端口輸出隊(duì)列的方式排隊(duì)，等待輸出到外部端口，隊(duì)列的基本屬性是先進(jìn)先出FIFO，并且隊(duì)列的長度是有限的，隊(duì)列管理首先管理隊(duì)列長度，一個(gè)隊(duì)列如果需要排隊(duì)的幀控制塊FCB太多則稱為擁塞，此時(shí)隊(duì)列管理過程就需要有選擇的丟棄一些等待排隊(duì)的幀控制塊，以便隊(duì)列正常運(yùn)行，隊(duì)列管理還要管理隊(duì)列的先進(jìn)先出行為，保證幀控制塊FCB能快速進(jìn)入和離開隊(duì)列。
4、輸出調(diào)度一般來說，為了保證不同的服務(wù)質(zhì)量，每個(gè)輸出端口總是有多個(gè)輸出隊(duì)列，而多個(gè)端口也常常會(huì)同時(shí)有數(shù)據(jù)幀需要輸出，輸出調(diào)度過程就是從多個(gè)端口隊(duì)列中進(jìn)行選擇，只有當(dāng)前被選中的隊(duì)列才能把排隊(duì)的幀控制塊FCB送到輸出接口中。
5、發(fā)送數(shù)據(jù)幀輸出接口收到調(diào)度輸出的幀控制塊后，根據(jù)其中攜帶的共享緩存地址指針，把數(shù)據(jù)幀從共享緩存中讀出來，發(fā)送到外部輸出端口，至此，以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)過程完成。
為了提供服務(wù)質(zhì)量保證，以太網(wǎng)交換芯片通常使用優(yōu)先級(jí)隊(duì)列的方式組織每端口的輸出隊(duì)列，如圖2所示，每個(gè)端口有m個(gè)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，每個(gè)需要轉(zhuǎn)發(fā)到某端口的數(shù)據(jù)幀，會(huì)被轉(zhuǎn)發(fā)引擎根據(jù)其業(yè)務(wù)需求劃分到某個(gè)優(yōu)先級(jí)中，這個(gè)數(shù)據(jù)幀在輸出排隊(duì)時(shí)就會(huì)進(jìn)入該端口的對(duì)應(yīng)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，輸出調(diào)度過程需要從每個(gè)端口的這些隊(duì)列中每次選擇一個(gè)隊(duì)列，取出隊(duì)列中的幀控制塊FCB進(jìn)行發(fā)送。
從以上過程可以看出，輸出隊(duì)列管理能力和輸出調(diào)度能力對(duì)芯片的轉(zhuǎn)發(fā)能力和性能好壞有極大的影響。
為了解決輸出隊(duì)列管理和輸出調(diào)度問題，常用的技術(shù)方案如圖3所示，所有輸出端口的每個(gè)隊(duì)列都使用鏈表進(jìn)行管理，即芯片中每個(gè)輸出隊(duì)列就會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè)鏈表，所有這些鏈表共同存儲(chǔ)在一個(gè)隊(duì)列管理存儲(chǔ)區(qū)中，即圖3中的輸出隊(duì)列鏈表RAM，由于輸出隊(duì)列鏈表RAM的訪問速度有限，來自轉(zhuǎn)發(fā)引擎的幀控制塊FCB通常先使用一個(gè)先進(jìn)先出FIFO類型的緩存保存下來，輸出隊(duì)列調(diào)度器使用一定的輪詢調(diào)度算法計(jì)算每次選中哪個(gè)隊(duì)列進(jìn)行輸出，所有數(shù)據(jù)幀進(jìn)入隊(duì)列和讀出隊(duì)列都由輸出隊(duì)列管理完成，具體的操作為鏈表尾部的添加和鏈表頭部的讀出。
鏈表的操作比較復(fù)雜，而多播數(shù)據(jù)幀需要進(jìn)入多個(gè)輸出隊(duì)列，這時(shí)的入隊(duì)列操作，也就是連續(xù)進(jìn)行多次鏈表添加，這樣將成為系統(tǒng)的瓶頸，導(dǎo)致后面的幀控制塊FCB等待，會(huì)在先進(jìn)先出FIFO緩存中大量堆積。
在這種技術(shù)方案中，所有鏈表共同使用一塊輸出隊(duì)列鏈表RAM，這種鏈表是一種非常靈活的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，各隊(duì)列可以共享輸出隊(duì)列鏈表RAM的資源，允許各隊(duì)列的長度隨意變化，如圖4顯示兩個(gè)輸出隊(duì)列，即隊(duì)列1和隊(duì)列2，各自在輸出隊(duì)列鏈表RAM地址中的一段，其中虛線表示隊(duì)列1，實(shí)線表示隊(duì)列2，輸出隊(duì)列存放在輸出隊(duì)列鏈表RAM中，每個(gè)RAM地址對(duì)應(yīng)一個(gè)RAM單元，每個(gè)RAM單元分為兩部分鏈表的數(shù)據(jù)部分、鏈表的指針部分，數(shù)據(jù)幀進(jìn)入隊(duì)列時(shí)不區(qū)分單、多播數(shù)據(jù)幀，隊(duì)列使用鏈表指針的方式連接起來。
對(duì)于這樣的輸出隊(duì)列組織和管理方式，其對(duì)應(yīng)的調(diào)度輸出算法結(jié)構(gòu)可以參考圖5作如下表述輸出隊(duì)列調(diào)度分為兩級(jí)調(diào)度，流程如下a、端口間的端口調(diào)度由于所有的輸出數(shù)據(jù)幀都存放在中央共享緩存中，每次只能有一個(gè)數(shù)據(jù)幀輸出，因此需要先在所有輸出端口間進(jìn)行調(diào)度，確定哪個(gè)端口可以輸出數(shù)據(jù)幀，常見的輪詢算法有加權(quán)輪詢WRR、帶赤字輪詢DRR等。
b、端口內(nèi)的輸出隊(duì)列調(diào)度選定了輸出端口后，再在每個(gè)端口內(nèi)的多個(gè)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列之中進(jìn)行一次選擇，確定最終可以輸出數(shù)據(jù)幀的隊(duì)列，常見的輪詢算法有加權(quán)輪詢WRR、帶赤字輪詢DRR、改進(jìn)的赤字輪詢MDRR、嚴(yán)格優(yōu)先級(jí)輪詢、加權(quán)公平輪詢WFQ等。
經(jīng)過這樣兩級(jí)調(diào)度獲得輸出隊(duì)列號(hào)，就可以要求輸出隊(duì)列管理模塊輸出相應(yīng)的隊(duì)列隊(duì)首的幀控制塊FCB，傳遞至輸出接口進(jìn)行數(shù)據(jù)幀輸出。
采用以上技術(shù)方案的主要缺點(diǎn)是
首先，由于所有隊(duì)列共用一塊輸出隊(duì)列鏈表RAM，而輸出隊(duì)列鏈表RAM的訪問帶寬是有限的，對(duì)于多播數(shù)據(jù)幀來說，它需要被復(fù)制到多個(gè)輸出隊(duì)列中，因而需要消耗大量時(shí)間才能復(fù)制完成，這樣多播復(fù)制成為現(xiàn)有技術(shù)的速度瓶頸，因?yàn)槊總€(gè)多播幀控制塊FCB的復(fù)制過程比較慢，后續(xù)的幀控制塊FCB只好在入隊(duì)列的先進(jìn)先出FIFO緩存中等待，一方面導(dǎo)致延遲時(shí)間增加，另一方面，先進(jìn)先出FIFO如果被放滿會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)幀因?yàn)橄到y(tǒng)處理速度不足而丟棄，對(duì)系統(tǒng)性能有比較大的影響。
其次，每個(gè)隊(duì)列中都是單播和多播幀控制塊FCB混在一起排隊(duì)，調(diào)度模塊在進(jìn)行輪詢時(shí)不區(qū)分單播或多播，只是按照端口的分配帶寬進(jìn)行輪詢操作。事實(shí)上，單、多播數(shù)據(jù)幀在網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)質(zhì)量要求是不同的，混在一個(gè)隊(duì)列中則無法區(qū)分，造成兩種數(shù)據(jù)幀之間互相影響，無法提供好的服務(wù)質(zhì)量，尤其是多播流量較大的情況下，單播流量將會(huì)受到很大的沖擊。
再次，無法根據(jù)單播和多播流量的特點(diǎn)區(qū)別對(duì)待的進(jìn)行擁塞控制，隊(duì)列長度是受交換芯片資源限制的，不可能無限長，如果有太多的數(shù)據(jù)幀控制塊FCB向一個(gè)輸出隊(duì)列排隊(duì)，為保證隊(duì)列正常操作，必須采用擁塞控制算法，有選擇的丟棄一些數(shù)據(jù)幀，而單、多播數(shù)據(jù)幀的特點(diǎn)是不一樣的，它們?nèi)淌軘?shù)據(jù)幀丟棄的能力也不一樣，但單、多播數(shù)據(jù)幀混合在一個(gè)隊(duì)列使得無法針對(duì)數(shù)據(jù)幀的流量特點(diǎn)進(jìn)行選擇丟棄，影響了隊(duì)列資源的使用。本發(fā)明的目的在于提供一種快速數(shù)據(jù)處理且有效分配資源的以太網(wǎng)交換芯片輸出隊(duì)列管理調(diào)度方法和裝置。
本發(fā)明中所采用的輸出隊(duì)列管理調(diào)度方法為
A.接收并緩存數(shù)據(jù)幀，即將數(shù)據(jù)幀經(jīng)輸入接口緩存到共享緩存中，共享緩存的分配由緩存管理模塊通過地址指針管理，以后的處理過程中，數(shù)據(jù)幀的主體將始終保存在共享緩存中，直到轉(zhuǎn)發(fā)指令下達(dá)到輸出接口，再由輸出接口根據(jù)緩存地址指針把數(shù)據(jù)從共享緩存中讀出并發(fā)送到外部端口；B.目的端口的查找，即，在數(shù)據(jù)幀寫入緩存時(shí)，輸入接口從數(shù)據(jù)幀中提取出用于對(duì)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)的信息，與數(shù)據(jù)幀在緩存中的地址一起，發(fā)送到轉(zhuǎn)發(fā)引擎，轉(zhuǎn)發(fā)引擎把數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)目的端口、數(shù)據(jù)幀的緩存地址指針、數(shù)據(jù)幀的其他信息一起組成幀控制塊輸至輸出隊(duì)列管理模塊；C.輸出隊(duì)列的管理，即，先將每端口的輸出隊(duì)列按照單、多播分離的方式組織，然后分別采用不同的方式對(duì)單播隊(duì)列和多播隊(duì)列進(jìn)行設(shè)置和組織，再用擁塞控制算法分別維護(hù)單播隊(duì)列和多播隊(duì)列；D.輸出調(diào)度，即，首先在調(diào)度算法運(yùn)行前，對(duì)單、多播優(yōu)先級(jí)隊(duì)列進(jìn)行匹配設(shè)置，使多播隊(duì)列的優(yōu)先級(jí)設(shè)置與單播隊(duì)列的優(yōu)先級(jí)對(duì)應(yīng)，然后依次進(jìn)行端口間的端口調(diào)度，端口內(nèi)優(yōu)先級(jí)調(diào)度，單、多播隊(duì)列，最后將被選中的隊(duì)列的幀控制塊送到輸出接口中；E.輸出接口收到調(diào)度輸出的幀控制塊后，根據(jù)其中攜帶的共享緩存地址指針，把數(shù)據(jù)幀從共享緩存中讀出來，發(fā)送到外部輸出端口。
輸出隊(duì)列的管理中，單播數(shù)據(jù)幀控制塊按多個(gè)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列的方式設(shè)置單播隊(duì)列，多播數(shù)據(jù)幀控制塊采用獨(dú)立的多播隊(duì)列方式，該多播隊(duì)列采用先進(jìn)先出隊(duì)列的方式組織；多播隊(duì)列的擁塞控制算法采用隊(duì)尾直接丟棄方法；單播隊(duì)列的擁塞控制算法采用隨機(jī)早期丟棄RED、帶權(quán)重的隨機(jī)早期丟棄WRED或隊(duì)尾直接丟棄；多播隊(duì)列在每個(gè)端口設(shè)置2個(gè)；輸出調(diào)度中，優(yōu)先級(jí)內(nèi)同時(shí)有單、多播隊(duì)列，可以采用加權(quán)輪詢WRR或嚴(yán)格優(yōu)先級(jí)的調(diào)度算法，對(duì)單、多播隊(duì)列進(jìn)行調(diào)度。
本發(fā)明中應(yīng)用上述輸出隊(duì)列管理調(diào)度方法的以太網(wǎng)交換芯片輸出隊(duì)列管理調(diào)度裝置所采用的技術(shù)方案為在以太網(wǎng)交換芯片中，包括輸入接口、共享緩存、緩存管理模塊和輸出接口，數(shù)據(jù)幀寫入緩存時(shí)，輸入接口從數(shù)據(jù)幀中提取出用于對(duì)幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)的信息，與數(shù)據(jù)幀在緩存中的地址一起，發(fā)送到轉(zhuǎn)發(fā)引擎，轉(zhuǎn)發(fā)引擎把幀控制塊輸至輸出隊(duì)列管理模塊，其特征在于輸出隊(duì)列管理模塊中包括一單/多播報(bào)文控制分離模塊將幀控制塊FCB按每端口的單、多播分離的方式輸出隊(duì)列，單播數(shù)據(jù)幀控制塊FCB經(jīng)單播輸出隊(duì)列出入隊(duì)仲裁按多個(gè)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列的方式設(shè)置單播隊(duì)列，使用擁塞控制算法維護(hù)單播隊(duì)列；多播數(shù)據(jù)幀控制塊FCB經(jīng)多播輸出隊(duì)列出入隊(duì)仲裁采用獨(dú)立的多播隊(duì)列方式，該多播隊(duì)列采用先進(jìn)先出FIFO隊(duì)列的方式組織，采用隊(duì)尾直接丟棄的擁塞控制算法維護(hù)，然后進(jìn)行單、多播優(yōu)先級(jí)隊(duì)列間的匹配設(shè)置，即將多播隊(duì)列的優(yōu)先級(jí)設(shè)置為與相應(yīng)的單播隊(duì)列的優(yōu)先級(jí)對(duì)應(yīng)，在輸出隊(duì)列調(diào)度器中經(jīng)過端口間的端口調(diào)度和端口內(nèi)優(yōu)先級(jí)調(diào)度后，如果優(yōu)先級(jí)內(nèi)同時(shí)有單、多播隊(duì)列，則采用調(diào)度算法再進(jìn)行單、多播隊(duì)列間的調(diào)度，調(diào)度后輸出調(diào)度結(jié)果，否則，直接輸出調(diào)度結(jié)果。
在這種以太網(wǎng)交換芯片輸出隊(duì)列管理調(diào)度裝置中，多播隊(duì)列在每個(gè)端口可設(shè)置2個(gè)；單播隊(duì)列共用一個(gè)單播輸出隊(duì)列鏈表RAM；多播隊(duì)列至少采用一個(gè)獨(dú)立的多播輸出隊(duì)列FIFO數(shù)據(jù)RAM；優(yōu)先級(jí)內(nèi)同時(shí)有單、多播隊(duì)列，可以采用加權(quán)輪詢WRR或嚴(yán)格優(yōu)先級(jí)的調(diào)度算法，對(duì)單、多播隊(duì)列進(jìn)行調(diào)度。
本發(fā)明的有益效果為在本發(fā)明中，將單、多播數(shù)據(jù)幀隊(duì)列分離，這樣可根據(jù)單、多播流量的特點(diǎn)，分別對(duì)單播和多播輸出隊(duì)列采用相應(yīng)快速、有效的輸出隊(duì)列方式及擁塞控制算法，可以保證多播數(shù)據(jù)幀快速復(fù)制，且有效分配資源，利用匹配設(shè)置過程將單、多播輸出隊(duì)列聯(lián)系起來，采用調(diào)度算法進(jìn)行調(diào)度，靈活控制單、多播流量帶寬，使得資源分配優(yōu)化，因此，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)處理且有效分配資源。
對(duì)多播數(shù)據(jù)幀控制塊FCB使用單獨(dú)的多播隊(duì)列進(jìn)行管理，每個(gè)端口設(shè)置2個(gè)多播隊(duì)列一般足以支持大多數(shù)應(yīng)用，使多播數(shù)據(jù)幀快速復(fù)制，而且所需要的成本較低，可獲得較好的成本性能比；當(dāng)優(yōu)先級(jí)內(nèi)同時(shí)有單、多播隊(duì)列，采用加權(quán)輪詢WRR或嚴(yán)格優(yōu)先級(jí)的調(diào)度算法，因這種調(diào)度算法計(jì)算簡單，易于實(shí)現(xiàn)，進(jìn)一步提高了本發(fā)明的實(shí)用性；在以太網(wǎng)交換芯片輸出隊(duì)列管理調(diào)度方法中，多播隊(duì)列采用簡單的隊(duì)尾直接丟棄的擁塞控制算法，可實(shí)現(xiàn)簡單、快速的計(jì)算；在以太網(wǎng)交換芯片輸出隊(duì)列管理調(diào)度裝置中，單播隊(duì)列共用一個(gè)單播輸出隊(duì)列鏈表RAM，多播隊(duì)列至少采用一個(gè)獨(dú)立的多播輸出隊(duì)列FIFO數(shù)據(jù)RAM，這樣可以使單、多播流量間的互相影響大大減少，可以靈活的設(shè)置和匹配各種流量的服務(wù)要求，對(duì)單、多播數(shù)據(jù)幀在網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)質(zhì)量提供了較高的保證。
總之，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)處理且有效分配資源，計(jì)算簡單、快速，成本低，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量高。圖1為現(xiàn)有交換芯片數(shù)據(jù)處理過程示意圖；圖2為現(xiàn)有交換芯片端口的輸出隊(duì)列示意圖；圖3為現(xiàn)有交換芯片隊(duì)列管理示意圖；圖4為現(xiàn)有交換芯片輸出隊(duì)列鏈表示意圖；圖5為現(xiàn)有交換芯片調(diào)度輸出算法結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為多播隊(duì)列示意圖；圖7為單、多播優(yōu)先級(jí)隊(duì)列匹配示意圖8為調(diào)度輸出算法結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明隊(duì)列管理調(diào)度的結(jié)構(gòu)示意圖。下面根據(jù)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明根據(jù)圖6、圖7、圖8和圖9，參考圖1，在以太網(wǎng)交換芯片中，包括輸入接口1、共享緩存2、緩存管理模塊4和輸出接口3，數(shù)據(jù)幀寫入緩存時(shí)，輸入接口1從數(shù)據(jù)幀中提取出用于對(duì)幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)的信息，與數(shù)據(jù)幀在緩存中的地址一起，發(fā)送到轉(zhuǎn)發(fā)引擎5，轉(zhuǎn)發(fā)引擎5把幀控制塊FCB輸至輸出隊(duì)列管理模塊6，輸出隊(duì)列管理模塊6中包括一單/多播報(bào)文控制分離模塊61將幀控制塊FCB按每端口的單、多播分離的方式輸出隊(duì)列，如圖9所示，單播數(shù)據(jù)幀控制塊FCB經(jīng)單播輸出隊(duì)列出入隊(duì)仲裁62按多個(gè)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列的方式設(shè)置單播隊(duì)列，單播隊(duì)列共用一個(gè)單播輸出隊(duì)列鏈表RAM621，使用擁塞控制算法維護(hù)單播隊(duì)列，單播隊(duì)列的擁塞控制算法可采用隨機(jī)早期丟棄RED、帶權(quán)重的隨機(jī)早期丟棄WRED或隊(duì)尾直接丟棄；多播數(shù)據(jù)幀控制塊FCB經(jīng)多播輸出隊(duì)列出入隊(duì)仲裁63采用獨(dú)立的多播隊(duì)列方式，多播隊(duì)列在每個(gè)端口設(shè)置2個(gè)，多播隊(duì)列采用一個(gè)獨(dú)立的多播輸出隊(duì)列FIFO數(shù)據(jù)RAM631，如圖6所示的多播隊(duì)列，該多播隊(duì)列采用先進(jìn)先出FIFO隊(duì)列的方式組織，采用隊(duì)尾直接丟棄的擁塞控制算法維護(hù)，然后進(jìn)行單、多播優(yōu)先級(jí)隊(duì)列間的匹配設(shè)置，如圖7所示，例如，某單播有4個(gè)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，多播有2個(gè)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，匹配設(shè)置時(shí)就確定多播的2個(gè)優(yōu)先級(jí)分別與單播的4個(gè)優(yōu)先級(jí)哪2個(gè)對(duì)應(yīng)，在此例中，若單播的4個(gè)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列為UQ1、UQ2、UQ3、UQ4，多播的2個(gè)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列為MQ1、MQ2，若設(shè)置MQ1與UQ2對(duì)應(yīng)，MQ2與UQ4對(duì)應(yīng)，則獲得了這樣的4個(gè)優(yōu)先級(jí)別UQ1、UQ2&MQ1、UQ3、UQ4&MQ2，這樣將多播隊(duì)列的優(yōu)先級(jí)設(shè)置為與相應(yīng)的單播隊(duì)列的優(yōu)先級(jí)對(duì)應(yīng)，在輸出隊(duì)列調(diào)度器74中經(jīng)過端口間的端口調(diào)度和端口內(nèi)優(yōu)先級(jí)調(diào)度，端口間的端口調(diào)度的調(diào)度算法可采用加權(quán)輪詢WRR、赤字加權(quán)輪詢DRR等，端口內(nèi)優(yōu)先級(jí)調(diào)度的調(diào)度算法可以是加權(quán)輪詢WRR、帶赤字輪詢DRR、改進(jìn)的帶赤字輪詢MDRR、嚴(yán)格優(yōu)先級(jí)輪詢等，如圖8所示，如果優(yōu)先級(jí)內(nèi)同時(shí)有單、多播隊(duì)列，則采用調(diào)度算法再進(jìn)行單、多播隊(duì)列間的調(diào)度，調(diào)度后輸出調(diào)度結(jié)果，否則，直接輸出調(diào)度結(jié)果，在這里可采用加權(quán)輪詢WRR或嚴(yán)格優(yōu)先級(jí)的調(diào)度算法，對(duì)單、多播隊(duì)列進(jìn)行調(diào)度，被選中的隊(duì)列把的幀控制塊FCB送到輸出接口3中，輸出接口3收到發(fā)自調(diào)度模塊7中輸出隊(duì)列調(diào)度器74的幀控制塊FCB后，根據(jù)其中攜帶的共享緩存2地址指針，輸出接口3把數(shù)據(jù)幀從共享緩存2中讀出來，發(fā)送到外部輸出端口。
權(quán)利要求
1.一種以太網(wǎng)交換芯片輸出隊(duì)列管理調(diào)度方法，該方法包括以下步驟A.接收并緩存數(shù)據(jù)幀，即將數(shù)據(jù)幀經(jīng)輸入接口(1)緩存到共享緩存(2)中，共享緩存(2)的分配由緩存管理模塊(4)通過地址指針管理，以后的處理過程中，數(shù)據(jù)幀的主體將始終保存在共享緩存(2)中，直到轉(zhuǎn)發(fā)指令下達(dá)到輸出接口(3)，再由輸出接口(3)根據(jù)緩存地址指針把數(shù)據(jù)從共享緩存(2)中讀出并發(fā)送到外部端口；B.目的端口的查找，即，在數(shù)據(jù)幀寫入緩存時(shí)，輸入接口(1)從數(shù)據(jù)幀中提取出用于對(duì)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)的信息，與數(shù)據(jù)幀在緩存中的地址一起，發(fā)送到轉(zhuǎn)發(fā)引擎(5)，轉(zhuǎn)發(fā)引擎(5)把數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)目的端口、數(shù)據(jù)幀的緩存地址指針、數(shù)據(jù)幀的其他信息一起組成幀控制塊(FCB)輸至輸出隊(duì)列管理模塊；C.輸出隊(duì)列的管理，即，先將每端口的輸出隊(duì)列按照單、多播分離的方式組織，然后分別采用不同的方式對(duì)單播隊(duì)列和多播隊(duì)列進(jìn)行設(shè)置和組織，再用擁塞控制算法分別維護(hù)單播隊(duì)列和多播隊(duì)列；D.輸出調(diào)度，即，首先在調(diào)度算法運(yùn)行前，對(duì)單、多播優(yōu)先級(jí)隊(duì)列進(jìn)行匹配設(shè)置，使多播隊(duì)列的優(yōu)先級(jí)設(shè)置與單播隊(duì)列的優(yōu)先級(jí)對(duì)應(yīng)，然后依次進(jìn)行端口間的端口調(diào)度，端口內(nèi)優(yōu)先級(jí)調(diào)度，單、多播隊(duì)列，最后將被選中的隊(duì)列的幀控制塊(FCB)送到輸出接口(3)中；E.輸出接口(3)收到調(diào)度輸出的幀控制塊(FCB)后，根據(jù)其中攜帶的共享緩存(2)地址指針，把數(shù)據(jù)幀從共享緩存(2)中讀出來，發(fā)送到外部輸出端口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以太網(wǎng)交換芯片輸出隊(duì)列管理調(diào)度方法，其特征在于所述的輸出隊(duì)列的管理中，單播數(shù)據(jù)幀控制塊(FCB)按多個(gè)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列的方式設(shè)置單播隊(duì)列，多播數(shù)據(jù)幀控制塊(FCB)采用獨(dú)立的多播隊(duì)列方式，該多播隊(duì)列采用先進(jìn)先出(FIFO)隊(duì)列的方式組織。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的以太網(wǎng)交換芯片輸出隊(duì)列管理調(diào)度方法，其特征在于所述的多播隊(duì)列的擁塞控制算法采用隊(duì)尾直接丟棄方法。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的以太網(wǎng)交換芯片輸出隊(duì)列管理調(diào)度方法，其特征在于所述的單播隊(duì)列的擁塞控制算法采用隨機(jī)早期丟棄(RED)、帶權(quán)重的隨機(jī)早期丟棄(WRED)或隊(duì)尾直接丟棄。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的以太網(wǎng)交換芯片輸出隊(duì)列管理調(diào)度方法，其特征在于所述的多播隊(duì)列在每個(gè)端口設(shè)置2個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以太網(wǎng)交換芯片輸出隊(duì)列管理調(diào)度方法，其特征在于所述的輸出調(diào)度中，優(yōu)先級(jí)內(nèi)同時(shí)有單、多播隊(duì)列，可以采用加權(quán)輪詢(WRR)或嚴(yán)格優(yōu)先級(jí)的調(diào)度算法，對(duì)單、多播隊(duì)列進(jìn)行調(diào)度。
7.一種應(yīng)用權(quán)利要求1所述的輸出隊(duì)列管理調(diào)度方法的以太網(wǎng)交換芯片輸出隊(duì)列管理調(diào)度裝置，在以太網(wǎng)交換芯片中，包括輸入接口、共享緩存、緩存管理模塊和輸出接口，數(shù)據(jù)幀寫入緩存時(shí)，輸入接口從數(shù)據(jù)幀中提取出用于對(duì)幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)的信息，與數(shù)據(jù)幀在緩存中的地址一起，發(fā)送到轉(zhuǎn)發(fā)引擎，轉(zhuǎn)發(fā)引擎把幀控制塊輸至輸出隊(duì)列管理模塊，其特征在于輸出隊(duì)列管理模塊(6)中包括一單/多播報(bào)文控制分離模塊(61)將幀控制塊(FCB)按每端口的單、多播分離的方式輸出隊(duì)列，單播數(shù)據(jù)幀控制塊(FCB)經(jīng)單播輸出隊(duì)列出入隊(duì)仲裁(62)按多個(gè)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列的方式設(shè)置單播隊(duì)列，使用擁塞控制算法維護(hù)單播隊(duì)列；多播數(shù)據(jù)幀控制塊(FCB)經(jīng)多播輸出隊(duì)列出入隊(duì)仲裁(63)采用獨(dú)立的多播隊(duì)列方式，該多播隊(duì)列采用先進(jìn)先出(FIFO)隊(duì)列的方式組織，采用隊(duì)尾直接丟棄的擁塞控制算法維護(hù)，然后進(jìn)行單、多播優(yōu)先級(jí)隊(duì)列間的匹配設(shè)置，即將多播隊(duì)列的優(yōu)先級(jí)設(shè)置為與相應(yīng)的單播隊(duì)列的優(yōu)先級(jí)對(duì)應(yīng)，在輸出隊(duì)列調(diào)度器(74)中經(jīng)過端口間的端口調(diào)度和端口內(nèi)優(yōu)先級(jí)調(diào)度后，如果優(yōu)先級(jí)內(nèi)同時(shí)有單、多播隊(duì)列，則采用調(diào)度算法再進(jìn)行單、多播隊(duì)列間的調(diào)度，調(diào)度后輸出調(diào)度結(jié)果，否則，直接輸出調(diào)度結(jié)果。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的以太網(wǎng)交換芯片輸出隊(duì)列管理調(diào)度裝置，其特征在于所述的多播隊(duì)列在每個(gè)端口設(shè)置2個(gè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的以太網(wǎng)交換芯片輸出隊(duì)列管理調(diào)度裝置，其特征在于所述的單播隊(duì)列共用一個(gè)單播輸出隊(duì)列鏈表RAM(621)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的以太網(wǎng)交換芯片輸出隊(duì)列管理調(diào)度裝置，其特征在于所述的多播隊(duì)列至少采用一個(gè)獨(dú)立的多播輸出隊(duì)列FIFO數(shù)據(jù)RAM(631)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的以太網(wǎng)交換芯片輸出隊(duì)列管理調(diào)度裝置，其特征在于所述的優(yōu)先級(jí)內(nèi)同時(shí)有單、多播隊(duì)列，可以采用加權(quán)輪詢(WRR)或嚴(yán)格優(yōu)先級(jí)的調(diào)度算法，對(duì)單、多播隊(duì)列進(jìn)行調(diào)度。
全文摘要
一種涉及電數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理技術(shù)和設(shè)備的以太網(wǎng)交換芯片輸出隊(duì)列管理調(diào)度方法和裝置，一單/多播報(bào)文控制分離模塊將幀控制塊按每端口的單、多播分離的方式輸出隊(duì)列，單播數(shù)據(jù)幀控制塊按多個(gè)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列的方式設(shè)置單播隊(duì)列，使用擁塞控制算法維護(hù)單播隊(duì)列；多播數(shù)據(jù)幀控制塊采用獨(dú)立的多播隊(duì)列方式，以先進(jìn)先出隊(duì)列的方式組織，采用隊(duì)尾直接丟棄的擁塞控制算法維護(hù)，然后進(jìn)行單、多播優(yōu)先級(jí)隊(duì)列匹配設(shè)置，在輸出隊(duì)列調(diào)度器中經(jīng)過端口間的端口調(diào)度和端口內(nèi)優(yōu)先級(jí)調(diào)度后，如果優(yōu)先級(jí)內(nèi)同時(shí)有單、多播隊(duì)列，則采用調(diào)度算法再進(jìn)行單、多播隊(duì)列間的調(diào)度，調(diào)度后輸出調(diào)度結(jié)果，否則，直接輸出調(diào)度結(jié)果，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)處理且有效分配資源。
文檔編號(hào)H04L12/24GK1411211SQ02108978
公開日2003年4月16日 申請(qǐng)日期2002年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月17日
發(fā)明者林郁, 林暉, 崔靖杰, 劉永志, 唐焰, 譚銳, 張志強(qiáng), 饒偉年, 孫杰, 楊智明 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司