交換機及調(diào)度算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明實施例涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種交換機及調(diào)度算法。
【背景技術(shù)】
[0002]交換機是網(wǎng)絡(luò)中的重要設(shè)備，交換機的交換結(jié)構(gòu)和調(diào)度算法決定了交換機的性能和成本。其中，調(diào)度算法主要實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)輸入端口和輸出端口之間的匹配，從而解決資源競爭，盡量提高網(wǎng)絡(luò)性能，調(diào)度算法的好壞直接影響整個交換網(wǎng)絡(luò)的性能。Crossbar交換結(jié)構(gòu)是輸入排隊的典型實現(xiàn)方式，在Crossbar交換結(jié)構(gòu)中，為了消除輸入隊列隊頭阻塞(HOL)現(xiàn)象，提高系統(tǒng)吞吐率，一種有效的辦法是采用虛擬輸出隊列(V0Q)，即在每個輸入端口，對應(yīng)每個輸出端口都設(shè)一個輸入輸出(FIFO)隊列，每一輸入端口對應(yīng)的FIFO隊列緩存相應(yīng)的發(fā)送數(shù)據(jù)幀，如V0Q12指輸入端口 I到輸出端口 2的發(fā)送數(shù)據(jù)幀。圖1為N個輸入端口N個輸出端口的交換結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，輸入端口輸入的發(fā)送數(shù)據(jù)幀分別被緩存至VOQ隊列中等待發(fā)送，調(diào)度器(N，N)用于管理隊列信息，執(zhí)行調(diào)度算法，調(diào)度算法首先根據(jù)輸入隊列的狀態(tài)做出匹配結(jié)果，然后控制交換結(jié)構(gòu)中交叉點的開合。由于crossbar調(diào)度器(N，N)無內(nèi)部存儲、無阻塞，在調(diào)度過程中通常會出現(xiàn)競爭沖突問題，為了解決端口處的沖突，硬件中最常見的ISLIP調(diào)度算法為:在NXN個輸入隊列與N個輸出端口中尋找I組匹配，使得I個輸出最多匹配I個輸入，I個輸入最多匹配I個輸出。所有的輸入端口和輸出端口在新的時隙到來時開始匹配，每次匹配之后，只有尚未匹配的端口有資格參加下一輪的匹配，算法一直到迭代收斂為止。迭代收斂是指下一輪迭代不會增加新的連接，每一輪迭代分為3步:輸入請求，輸出授權(quán)，輸入認可。
[0003]而在FC交換機中，通常采用緩沖區(qū)到緩沖區(qū)的流量控制方式，這種流量控制機制建立在信用值管理的基礎(chǔ)上，主要由兩個相連設(shè)備的數(shù)據(jù)發(fā)送端來控制。具體地，在每個端口的發(fā)送端會有一個緩沖區(qū)到緩沖區(qū)的信用值，該信用值表示與之連接的對端設(shè)備的接收緩沖區(qū)容量(即最多能夠緩存多少幀數(shù)據(jù))，同時發(fā)送端還有一個信用值計數(shù)器(初始值為0)，每當(dāng)源端口向目的端口發(fā)送出去一幀數(shù)據(jù)，信用值計數(shù)器會進行加I操作，用來指示對端設(shè)備已經(jīng)占用了一個緩沖區(qū)容量來存儲這一幀數(shù)據(jù)，如果對端設(shè)備把這幀數(shù)據(jù)從接收緩存區(qū)間中讀出來或者并沒有緩存這個數(shù)據(jù)而是進行丟棄操作，那么對端設(shè)備就會給發(fā)送端回復(fù)一個RDY信號，發(fā)送端接收到這個信號后便對信用值計數(shù)器進行減I操作，只有信用值計數(shù)器的值小于信用值時才發(fā)送端可以發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0004]結(jié)合上述流量控制方式可以看出，為了避免發(fā)送和接收沖突，上述調(diào)度算法必須保證在一個時隙內(nèi)每個輸入端口至多發(fā)送一個信元，每個輸出端口至多接收一個信元，而且需要多次迭代，在交換機中每一信元在等待端口匹配的過程中會導(dǎo)致延時大，從而導(dǎo)致輸入端口緩存消耗的資源較大，因此會造成資源浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實施例提供一種交換機及調(diào)度算法，可節(jié)省輸入端口緩存的資源。
[0006]第一方面,本發(fā)明實施例提供一種交換機,包括:
[0007]N個輸入端口、N個輸出端口和調(diào)度裝置；
[0008]所述N個輸入端口中，每個輸入端口都設(shè)置M個數(shù)據(jù)緩存隊列和N個信息緩存隊列，所述M個數(shù)據(jù)緩存隊列用于緩存輸入端口輸入的任一發(fā)送數(shù)據(jù)幀，所述N個信息緩存隊列用于緩存任一所述發(fā)送數(shù)據(jù)幀的幀信息，M小于等于N，M和N為整數(shù)；
[0009]每一輸入端口的所述M個數(shù)據(jù)緩存隊列和N個輸出端口之間通過調(diào)度裝置連接，所述調(diào)度裝置用于執(zhí)行調(diào)度算法，根據(jù)每一輸入端口的N個信息緩存隊列的狀態(tài)調(diào)度出發(fā)送數(shù)據(jù)幀。
[0010]在第一方面的第一種可能的實施方式中，所述調(diào)度裝置包括:
[0011]發(fā)送器，用于根據(jù)輸入端口的N個信息緩存隊列中的任一信息緩存隊列非空的指示信息，向非空的信息緩存隊列指示的輸出端口發(fā)出請求直到所述請求得到授權(quán)；
[0012]輪詢仲裁器，用于根據(jù)信息緩存隊列的優(yōu)先級進行輪詢仲裁，選擇授權(quán)的第一輸入端口，其中，每一輸出端口都有一個對應(yīng)的輪詢仲裁器；
[0013]處理器，用于讀取所述第一輸入端口的數(shù)據(jù)緩存隊列緩存的發(fā)送數(shù)據(jù)幀。
[0014]結(jié)合第一方面的第一種可能的實施方式中，在第一方面的第二種可能的實施方式中，所述發(fā)送數(shù)據(jù)幀的幀信息包含:發(fā)送數(shù)據(jù)幀的優(yōu)先級、緩存所述發(fā)送數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)緩存隊列號和輸出端口號，所述輪詢仲裁器用于:
[0015]根據(jù)接收到的請求所對應(yīng)的信息緩存隊列緩存的發(fā)送數(shù)據(jù)幀的優(yōu)先級進行輪詢仲裁，選擇授權(quán)的所述第一輸入端口 ；
[0016]所述處理器用于:
[0017]根據(jù)所述第一輸入端口的信息緩存隊列緩存的信息緩存隊列號讀取所述信息緩存隊列號對應(yīng)的數(shù)據(jù)緩存隊列中的發(fā)送數(shù)據(jù)幀。
[0018]結(jié)合第一方面的第一種可能的實施方式或第一方面的第二種可能的實施方式，在第一方面的第三種可能的實施方式中，所述M為發(fā)送端的信用值。
[0019]第二方面，本發(fā)明實施例提供一種調(diào)度算法，用于交換機的調(diào)度裝置中，所述交換機包括:N個輸入端口、N個輸出端口和所述調(diào)度裝置，所述N個輸入端口中，每個輸入端口都設(shè)置M個數(shù)據(jù)緩存隊列和N個信息緩存隊列，所述M個數(shù)據(jù)緩存隊列用于緩存輸入端口輸入的任一發(fā)送數(shù)據(jù)幀，所述N個信息緩存隊列用于緩存任一所述發(fā)送數(shù)據(jù)幀的幀信息，M小于等于N，M和N為整數(shù)；
[0020]每一輸入端口的所述M個數(shù)據(jù)緩存隊列和N個輸出端口之間通過調(diào)度裝置連接，所述調(diào)度裝置用于執(zhí)行所述調(diào)度算法，根據(jù)每一輸入端口的N個信息緩存隊列的狀態(tài)調(diào)度出發(fā)送數(shù)據(jù)幀；
[0021]所述調(diào)度算法包括:
[0022]根據(jù)輸入端口的N個信息緩存隊列中的任一信息緩存隊列非空的指示信息，向非空的信息緩存隊列指示的輸出端口發(fā)出請求直到所述請求得到授權(quán)；
[0023]所述非空的信息緩存隊列指示的輸出端口的輪詢仲裁器根據(jù)接收到的信息緩存隊列的優(yōu)先級進行輪詢仲裁，選擇授權(quán)的第一輸入端口 ；
[0024]所述非空的信息緩存隊列指示的輸出端口讀取所述第一輸入端口的數(shù)據(jù)緩存隊列緩存的發(fā)送數(shù)據(jù)幀。
[0025]在第二方面的第一種可能的實施方式中，所述發(fā)送數(shù)據(jù)幀的幀信息包含:所述發(fā)送數(shù)據(jù)幀的優(yōu)先級、緩存所述發(fā)送數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)緩存隊列號和輸出端口號，所述非空的信息緩存隊列指示的輸出端口的輪詢仲裁器根據(jù)接收到的信息緩存隊列的優(yōu)先級進行輪詢仲裁，選擇授權(quán)的第一輸入端口，包括:
[0026]所述非空的信息緩存隊列指示的輸出端口的輪詢仲裁器根據(jù)接收到的請求所對應(yīng)的信息緩存隊列緩存的發(fā)送數(shù)據(jù)幀的優(yōu)先級進行輪詢仲裁，選擇授權(quán)的所述第一輸入端Π ；
[0027]所述非空的信息緩存隊列指示的輸出端口讀取所述第一輸入端口的數(shù)據(jù)緩存隊列緩存的發(fā)送數(shù)據(jù)幀，包括:
[0028]所述非空的信息緩存隊列指示的輸出端口根據(jù)所述第一輸入端口的信息緩存隊列緩存的信息緩存隊列號讀取所述信息緩存隊列號對應(yīng)的數(shù)據(jù)緩存隊列中的發(fā)送數(shù)據(jù)幀。
[0029]結(jié)合第二方面或第二方面的第一種可能的實施方式，在第二方面的第二種可能的實施方式中，所述M為發(fā)送端的信用值。
[0030]本發(fā)明實施例提供交換機及調(diào)度算法，由于每一輸入端口設(shè)置的M個數(shù)據(jù)緩存隊列針對不同的輸出端口可以混用，可以隨機選擇空的數(shù)據(jù)緩存隊列存儲發(fā)送至任一輸出端口的發(fā)送數(shù)據(jù)幀，而且M小于N，因此，可以節(jié)省輸入