[发明专利]一种基于定长分组的高速交换仲裁调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信系统IP交换与ATM交换领域中的一种基于定长分组的高速交换仲裁调度方法，特别适合应用于通信系统中高速IP数据交换设备和ATM交换设备。

背景技术

目前随着通信技术和电子工艺的发展，高端路由器ATM交换设备交换容量越来越大，端口速率也飞速增长。越来越多的功能开始以硬件方式来实现，具体表现为ASIC(专用集成电路芯片)、FPGA使用越来越广泛；交换设备逐渐放弃使用共享总线而使用交换背板，即开始普遍采用交换式路由技术；在此环境下，空分Crossbar型交换结构逐渐在高端路由器中得以广泛的应用。空分Crossbar型交换结构引入调度处理方法来解决各端口对资源的竞争，由于其重要的作用，调度处理方法已成为Crossbar型交换结构的研究重点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种基于迭代的关联指针轮转的定长分组高速交换仲裁调度方法，本发明具有收敛速度快、硬件设计简单、占用硬件资源少、调度公平性好、易于优先级设计等特点。

本发明的目的是这样实现的，包括步骤：

①请求过程，在每个输入端口上有多个数据缓冲队列，在请求阶段，如果数据缓冲队列非空即有信元需要输出时，该输入端口就向相应的输出端口提出发送请求，所有输入端口的发送请求形成请求矩阵R；

②授权过程，尚未和输入端口建立发送通道的空闲输出端口，在收到请求后，根据调度指针与输入端口和输出端口的关系，按照预先设置的优先级顺序以及调度指针位置，从输入端口中选择一个输入端口进行授权，所有输出端口对输入端口的授权结果形成授权矩阵G；

③接受过程，输入端口获得授权后，根据调度指针与输入端口和输出端口的关系，按照预先设置的优先级顺序以及调度指针位置，从授权的输出端口中接受一个输出端口，该获得授权的输入端口与接受的输出端口完成匹配，并通知这个输出端口，所有输入端口对输出端口授权的结果形成接受矩阵A；

④每次匹配之后，尚未匹配的端口进行下一轮的匹配，形成接受矩阵A后根据接受矩阵A的结果，产生新的请求矩阵R，重复操作第①、②、③步骤，直到该次处理收敛，收敛是指在第①、②、③步骤中，没有产生新的匹配；

⑤每次处理收敛后，调度指针位置改变，每个输入端口对输出端口的接受过程对应的输出端口的优先级发生变化，输出端口对输入端口的授权过程对应的输入端口的优先级发生变化，获得仲裁调度的公平，完成基于定长分组的高速交换仲裁调度；

在以上步骤②中，预先设置的优先级顺序是指(1)在输出端口上，调度指针所处的位置处输入端口被处理的优先级顺序为最高优先级；(2)输出端口最先处理的端口为调度指针所在的输入端口，其后对请求矩阵R的数据按照从上到下的优先级顺序给予授权处理；(3)任意一个输入端口的请求在所有的输出端口上，其被授权的优先级各不相同；调度指针位置是指调度指针位置始终保持在请求矩阵R的一条对角线上；

在以上步骤③中，预先设置的优先级顺序是指(1)在输入端口上，调度指针所处的位置处输出端口被处理的优先级顺序为最高优先级；(2)输入端口最先处理的端口为调度指针所在的输出端口，其后对授权矩阵G的数据按照从右到左的优先级顺序给予接受处理。(3)任意一个输出端口的授权在所有的输入端口上，其被接受的优先级各不相同；调度指针位置是指调度指针位置其始终保持在授权矩阵G的一条对角线上；

本发明与背景技术相比，具有如下优点：

1)本发明采用关联调度指针，使得该方法迭代次数少，收敛速度快，解决了高负载条件下带宽利用率降低的问题。

本发明极限迭代次数只有N/2次(N为交换端口数目)，均匀业务下该方法的迭代次数只有(log₂N)/2次，收敛速度大大增加。同时由于该方法的调度指针是预先设计好的，输入端口与输出端口的授权与接受是关联的，本发明采用一组全局调度指针处理方式，各个端口通过不同的相位关联到调度指针上，这样就保证了任意一个输入端口的接受处理或输出端口的授权处理不会重叠，不但使得背景技术在高负载条件下端口利用率下降的问题得以解决，同时由于充分利用了关联调度指针每次迭代后，输入输出端口处理最高优先级仍然无竞争的原理，并在迭代的过程中加以应用，使得最大迭代次数减少为N/2次，大大优化了算法，公平性也大大加强。

2)本发明硬件复杂度大大减低，硬件设计简单、占用硬件资源少。