[发明专利]动态共享缓冲存储器及交换机

说明书

本发明实施例提供一种动态共享缓冲存储器及交换机，属于计算机网络交换机的报文队列管理领域。所述动态共享缓冲存储器包括配合实现读写请求、读写地址及数据的传送的数据输入端口、读数据处理单元、地址访问管理单元、队列管理单元、数据缓冲区及数据输出端口。本发明实施例设计了一种能够支持上千个队列的动态共享缓冲区，能够消除写缓冲区和读缓冲区同时发生时产生的各种访问冲突，能够支持连续写缓冲区和连续读缓冲区。此外，本发明实施例还采用空闲地址预写和预读的方式实现了一个读端口和一个写端口的存储器支持两个写请求和两个读请求。

技术领域

本发明涉及计算机网络交换机的报文队列管理领域，具体地涉及一种支持上千个队列的动态共享缓冲存储器及具有该动态共享缓冲存储器的交换机。

背景技术

计算机网络的交换机中通常采用集中缓冲的方式保存等待转发的报文。具体地，报文从输入端口输入到交换机，经过入口流水线处理，查表得到报文的输出端口，将报文保存在集中缓冲区中，同时将报文描述信息发送到调度器，等待被调度输出。其中，报文描述信息中通常包含调度器需要的调度信息，例如报文的输出端口、在集中缓冲中的保存位置、长度、优先级等。调度器根据报文优先级将报文分配到目的输出端口的不同队列，然后将报文描述信息链接到相应队列的报文链表中，调度器再从队列链表头部依次调度出报文描述信息。然后，集中缓冲从调度出的报文描述信息中获得报文保存的位置，从相应的位置读出报文，发送到输出端口，完成报文转发过程。

为了提供更细粒度的服务质量，每个输出端口提供多个不同优先级的队列，例如16个、32个、48个，甚至64个。如果16个端口共享一个调度器，就需要支持1024个队列的管理和调度。同一个调度器的队列，其报文描述信息保存在一个共享的数据缓冲区中，同一个队列的报文描述信息互相链接，形成链表。不同队列的报文描述信息数量不同，为了减少数据缓冲区的深度，节约芯片面积，队列之间采用动态共享方式使用数据缓冲区。

多队列动态共享缓冲区是一种常用的缓冲区分配和管理方式，以前的实现中仅有几个队列共享缓冲区，例如4个、6个或者8个，队列的状态信息，例如头指针、尾指针、队列长度等均采用寄存器实现，使用时，直接用相应的寄存器即可。但是，将以前的实现扩展到支持上千个队列时，需要保存的队列状态信息急剧增加，无法用寄存器保存这些信息，需要解决队列头指针、尾指针、队列长度等状态信息的存放和快速访问，以及向缓冲区中写入数据和从缓冲区中读出数据同时发生时，对头指针、尾指针、队列长度、地址缓冲区的访问冲突。

据此，需要提出新的实现多队列动态共享缓冲区的方案。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种动态共享缓冲存储器及交换机，用于解决现有交换机的共享缓冲区无法支持上千个队列的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种动态共享缓冲存储器，所述动态共享缓冲存储器包括：

数据输入端口，用于写入包含写请求及写入的数据的报文描述信息；写数据处理单元，与所述数据输入端口连接，用于从所述写入的数据中提取出队列号W，并将所述写入的数据作为写数据D，用于根据所述写请求、队列号W以及该队列号W对应的队列长度L_W生成写请求IH，用于在所述写请求有效且写请求IH无效时，生成写请求N，以及根据所述写请求产生读请求I、写请求T以及写请求D；

读数据处理单元，用于输入读请求和读队列号，并将所述读队列号作为队列号R，用于将队列号R发送至所述写数据处理单元以辅助判断写请求IH的有效性，以及用于在读请求有效且队列号R对应的队列长度L_R大于1时，生成读请求N；

地址访问管理单元，用于从写数据处理单元接收读请求I和写请求N，从读数据处理单元接收读请求及读请求N，并将读请求作为写请求I，并根据各请求对应的地址输出读出的数据N、读出的数据D和/或读出的数据I；