[发明专利]一种基于邻端口调度信息的两级交换结构实现方法

说明书

本发明公开了一种基于邻端口调度信息的两级交换结构实现方法，包括两级crossbar、输入缓存和中间缓存；在相邻输入端口之间设置数据通信链路，每时隙结束前，各输入端口通过通信链路将本时隙的调度结果信息抄送至与其邻接的输入端口，且中间端口将缓存信息经第二级crossbar传至输出端口，输出端口将其反馈至同一线卡的输入端口；每时隙输入端口皆根据接收到的上述两类信息及此刻的本地缓存信息进行算法调度，选择在下一个时隙转发至中间端口的信元。本发明扩展了调度算法的时域空间，能支持较大规模的交换模块和较高的交换速率；利用邻端口的调度结果信息和中间端口的反馈信息，输入端口能提前预知下一时隙目标端口缓存队列的准确信息，避免了信元冲突问题。

技术领域

本发明涉及互联网信息传输技术领域，具体为一种基于邻端口调度信息的两级交换结构实现方法。

背景技术

密集波分复用等光通信技术的发展使光纤的数据传输速率达到400Gbps，但网络传输设备(如交换机和路由器)的交换速率却远远低于光域内的数据传输速率，这使得网络传输设备成为Internet性能的瓶颈。影响网络设备数据传输速率的关键因素是其核心交换芯片所采用的交换结构及相应的信元转发调度算法，因此高性能交换结构和与之协同工作的调度算法就成为下一代Internet的核心技术和研究热点。

传统的交换结构因为复杂度或加速比等原因均无法满足未来的交换需求。近年来，张正尚教授等人提出的负载均衡结构LB-BvN(Load Balanced Birkhoff-von Neumannswitch architecture)因非常接近未来的交换需求而备受关注。LB-BvN由两级crossbar组成，其第一级crossbar将到达的数据流均匀散布到中间缓存，这使得该结构能够较好地适应自相似业务流；此外其两级crossbar均采用确定的、周期性的连接模式，这种复杂度为O(1)的crossbar连接模式排除了算法调度时间对时隙长度的影响，在信元长度一定的情况下，时隙长度仅与端口速率有关。这就意味着，端口速率可以提高到微电子技术甚至是光传输技术所能达到的极限。但该结构可能导致信元失序，国内外现有解决失序问题的方案都在性能和复杂度之间取舍。

文献[YEUNG K L,HU B,LIU N H A novel Feedback Mechanism for LoadBalanced two-stage switches[C]IEEE International Conference on CommunicationsGlasgow,Scotland,United kingdom:Institute of Electrical and ElectronicsEngineers Inc.,2007,6193-6198]提出的FMLB结构利用输入端口k和输出端口k位于同一线卡这一特性，通过一种错列对称特性的crossbar连接模式将中间缓存的状态信息反馈到输入端，输入端基于该反馈信息选择一个信元传输至中间缓存，这种“有的放矢”的工作模式可以有效降低中间缓存的下溢(underflow)问题，从而获得了极其优异的时延性能。但该结构要求调度算法在crossbar重配置时间内完成调度过程，这一要求在现有微电子和存储技术的条件下是无法实现的。为完成算法调度过程，只能增加时隙长度，这样反而损害FMLB原本所具有的高速交换能力和可扩展性。对该问题的详细介绍如下：