[发明专利]平滑轮转分组调度控制方法及控制装置

说明书

 一、技术领域

本发明是一种平滑轮转(Smoothed Round Robin，简称SRR)分组调度控制方法及控制装置。属于计算机网络中的分组交换技术领域。

二、背景技术

随着计算机网络技术，特别是因特网的飞速发展，由一种单一的网络基础设施来取代目前的电话网、专用分组网、电报网、有线电视网等网络并提供人们所需要的各种各样的业务一直是学术界及工业界所关心的热点问题。由于现在因特网是占统治地位的网络基础设施，因此人们希望由因特网来实现所有网络的综合。但在目前基于IP(Internet Protocol)技术的因特网还无法胜任这一工作。这主要是由于现在的因特网还不能提供服务质量保障。与电路交换技术相比，IP技术是一种基于无连接的技术，在端到端之间没有固定的电路连接，分组作为网络处理的基本单元带有源，目的地址及相关信息，并由各个转接点独立决定分组传送的下一站。传统的基于IP技术的路由器仅提供尽全力型服务，因此分组的传输次序、带宽、时延、抖动都是无法保证的。在因特网的初始的设计中，把网络互连放在了首位，并且当时的设计主要针对的是实时性要求不强的数据业务。

为了在因特网上引入服务质量保障，有必要对需求不同的业务及用户进行区分，并向他们提供不同水平的服务。向不同类型的业务及用户提供不同的服务质量在分组网上的交换机(或路由器)中是通过分组调度控制器来实现的。在目前有多种不现的分组调度器的实现，分别有一些优缺点。如基于WFQ(Weighted Fair Queueing)的分组调度器能对不同的业务及用户进行很好的区分。在这种调度器下，用户的端到端的时延特性能得到很好的保障，而且这种调度器能公平地对待所有的用户，但这种调度器的最大的缺点在于它的时间复杂性随着用户的数目的增加而线性的增加。当用户的数目变得很大时，这种调度器就变得不实用了。在WFQ调度器的基础上发展起来的其它的调度器的调度时间复杂性至少随着用户数的增加而对数增加，这类调度器在高速情况下都变得不实用。另一个基于轮转的调度器如DRR(Deficit Round Robin)调度器虽然时间复杂性不随用户数的增加而增加，但是它们对不同的用户的隔离程度不够好，各个用户间能互相影响，因此这类调度器的时延特性都很差，不能用于各种类型的实时业务及交互式业务。

三、发明内容

本发明的目的就是提供一种对不同的用户进行很好隔离，使所有的用户均分别能得到相应的服务质量，能提供较好的时延特性保障，使各种实时性强的应用的端到端的传输时延控制在一个可接受的范围的平滑轮转分组调度控制方法及控制装置。

本发明的平滑轮转分组调度控制方法由权重展开序列扫描器，权重矩阵管理器，队列管理器三个部分所组成。队列管理器利用权重展开序列扫描器的输出值来确定权重矩阵管理器中的权重矩阵的一个确定的列，并对这一列从上到下进行扫描。当扫描到权重矩阵管理器中的权重矩阵的非“0”项时，队列管理器利用其所包含的分组选择器对这一项相应的流进行服务。当扫描完权重矩阵中的这一列后，队列管理器又从权重展开序列扫描器中取权重展开序列的下一个值，再对权重矩阵管理器中相应的列进行扫描。如此进行下去。当权重展开序列扫描器扫描到序列的尾部时，它将重新回到序列的头部重新开始扫描。权重展开序列扫描器的控制方法是对它所存贮的权重展开序列进行循环扫描。开始时它扫描权重展开序列的第一项a₁，然后再是第二项a₂，直到最后一项，然后再是a₁，如此循环往复。在扫描a_i时，权重展开序列扫描器向分组选择器送出a_i的值。权重管理器的控制方法是对权重矩阵进行管理，在权重矩阵中保存各个流的权重值的二进制编码。当有新的流到来时，权重矩阵管理器把与该流相对应的权重值的二进制编码加入到权重矩阵中，当流离开后，它所对应的二进制编码被权重矩阵管理器从权重矩阵中删除。队列管理器由队列管理及分组选择器两个部分所组成。队列管理把新到的分组加入到相应的流所对应的队列中去，并把离去的分组从相应的队列中删除。分组选择器的控制方法是当系统的输出链路空闲时，从所有的等待队列中按平滑轮转调度方法选取一个分组发送到输出链路上。

本发明的平滑轮转分组调度控制装置由中心处理器，存贮器，网络接口单元，PCI总线所组成。中心控制器采用Intel X86 CPU控制器，并分别与存贮器，PCI总线相连。网络接口单元有若干个，并分别与PCI总线相连。