[发明专利]用于交换机的输出端口调度系统及该交换机

说明书

本发明实施例提供一种用于交换机的输出端口调度系统及该交换机，属于计算机网络的交换机领域。所述输出端口调度系统包括：报文存储器，用于获取报文，并发送增加或减少队列长度的请求；队列长度管理单元，用于根据增加或减少队列长度的请求，修改队列长度值；队列调度请求生成模块，用于根据队列长度值判断队列是否有报文被保存，若有，则根据当前多端口绑定使用调度器的情形下的输出端口号生成端口调度请求；以及调度器，用于根据端口调度请求和端口测速结果来调度出队列号，并将队列号发送给报文存储器以读出报文，还根据报文存储器反馈的报文长度来请求更新端口测速结果。本发明方案在多个端口绑定的情况下可避免连续调度同一个输出端口。

技术领域

本发明涉及计算机网络的交换机技术领域，具体地涉及一种用于交换机的输出端口调度系统及该交换机。

背景技术

计算机网络中的交换机通常采用存储转发方式来转发报文，即先将从输入端口接收到的报文保存在集中式、大容量存储器中，然后再向输出端口调度器发送调度请求，得到调度许可之后，从存储器中读出报文，发送到输出端口。

由于报文长度比较长，输出端口调度器调度出一个报文，输出端口需要一定的时间才能够将整个报文发送出去，导致输出端口调度器利用率低。为了避免这一问题，通常情况下多个输出端口共享一个调度器。共享方式为分时共享，即按照轮转的方式，轮流向每一个输出端口分配调度时隙，前一个输出端口调度完成，才会允许下一个输出端口使用调度器，即使输出端口没有调度请求，也会获得调度时隙。对应于分时共享方式，可采用非流水线方式或流水线方式实现调度器，这两种调度器的特点如下：

1）采用非流水线方式实现的调度器，调度时隙长度是可以变化的，对于没有调度请求的输出端口，调度时隙比较短，而对于有调度请求的输出端口，调度时隙则比较长。

2）采用流水线方式实现的调度器，调度时隙是相同的，即使输出端口没有调度请求，也会走完整个流水线。

另外，受输出端口报文处理能力和发送速率的限制，通常情况下，共享一个调度器的输出端口数为16。

进一步地，为了提供服务质量保证，输出端口一般提供多个不同优先级的队列，例如8个、16个、32个，甚至48个。提供的队列数目越多，越能细粒度地区分网络中的数据流。对不同的数据流提供不同的转发延迟、转发速率等性能保证，从而为用户提供不同的网络性能。据此，在输出端口的调度时隙，调度器会根据不同队列的优先级，采取轮转(Round-robin)、赤字轮转(Deficit Round-robin)、严格优先级(Strict Priority)等调度模式，从多个提出调度请求的队列中选择一个，作为调度许可发送给报文存储器，从相应的位置读出报文并发送到输出端口。

保存到存储器中的报文，头部携带了队列号信息。为了统计每个队列当前在报文存储器中的报文数，设置了队列长度存储器，用于保存每个队列的报文数。调度器通过读队列长度存储器，得知输出端口的每个队列是否有调度请求。对于输出端口队列数目比较多的情况，调度器读输出端口的每个队列长度将会导致吞吐率下降，从而需要设计一种快速判断队列数目的方法，加快调度器处理速度。

另外，为了检测和控制每个队列的输出速率，调度器调度出队列号，并从报文存储器中读出报文之后，测速器需要根据报文长度更新报文所属队列的输出速率。更新完毕后，测速器需要将测速结果发送到调度器，对于超速的队列，停止调度，从而达到限制速率的目的。

因此，在每个输出端口队列数目比较多的情况下，调度器需要两级分组调度，才能够调度出一个队列，读出报文及其长度需要一个时钟周期，调度完毕做测速计算需要一个时钟周期。如此推算，调度器至少需要四级流水线，每一级流水线完成的功能如图1所示，第一级调度和第二级调度后得到报文长度，第三级调度读测速值，第四级调度计算新的测速值，并保存新的测速值。