[发明专利]一种用于高带宽、高容量交换机的内存设备

说明书

本发明提供一种用于高带宽、高容量交换机的共享内存设备。所述内存设备包括多个内存块。所述内存设备还包括多个入口管，其中，每个入口管用于请求将数据包写入所述内存块。所述内存设备还包括多个出口管，其中，每个出口管用于请求从所述内存块读取数据包。从而每个出口管与所述内存块的集合相关联(将每个出口管软分配给所述内存块的集合)。

技术领域

本发明涉及在网络系统中使用高容量、高带宽交换机。本发明尤其涉及用于此类交换机的内存设备，以及包括所述内存设备的交换机。所述内存设备分别为入口管和出口管提供新的内存块分配方案的实现。所述新的分配方案尤其适合提供具有多个内存块的共享内存架构。本发明还涉及一种用于内存设备的相应控制方法。

背景技术

传统的交换机通常包含多个双向端口。基于在交换机内所做的决策将来自输入端口的到达流量(通常是以太网数据包)定向到输出端口。

一个端口通常由它的速率来识别，且对于输入和输出，速率通常相同。例如，100Gbps的端口(每秒100吉比特)能够以100Gbps的速率接收流量以及以100Gbps的速率发送流量。

所述传统的交换机还包含存储器，用于在将传入流量发送到输出端口之前临时保存所述流量。将流量控制在交换机内部的原因有很多，例如：

1.多个输入端口可以接收定向到单个输出端口的流量(多对一)。如果所述输出端口无法传送所有接收到的流量，那么必须临时保存所述输出端口接收到的一些流量。

2.从所述交换机外部向输出端口施加的反压可以阻止进一步输出流量到所述输出端口。因此，必须临时保存所有定向到该端口的接收流量。

3.输出端口的调度速率是交换机内部的一个参数，可以用于限制某个端口的输出速率。因此，必须临时保存定向到所述端口的接收流量。

高容量、高带宽交换机中的内存通常构建为共享内存。即，所述内存是由所有输出端口共享的。与每个输出端口具有专用内存相比，可共享性的主要优点是内存更少。

传统交换机的简化架构图如图7所示。来自不同输入端口的到达流量经过分类引擎，所述分类引擎用于选择输出端口和相应的队列，以便存储所述接收到的流量。所述分类引擎还决定所述到达流量可能需要的任意编辑。分类后，将所述流量存储在内存中，以临时缓存所述接收到的流量。将所述内存虚拟地排列在队列中，并作为队列进行管理。由控制逻辑管理队列、缓存管理以及到输出端口的调度。队列可以是任意方式，如输入队列、输出队列、虚拟输出队列(virtual output queue，VOQ)等。

在传统的高容量、高带宽交换机中，内存架构通常由所有输出端口共享。这意味着，来自任意输入端口的以及定向到任意输出端口的接收流量都可以写入该共享内存。存在用于针对每个输出端口管理内存的算法。所述交换机通常由单个硅构成，即，它是单个设备，使得对所述共享内存的所有高速访问都限制在所述设备内部，而没有外部接口。外部接口可能导致所述交换机不切实际地被构建为单个设备。

不利地是，当专用于高容量、高带宽交换机时，所述传统交换机的所述共享内存架构具有局限性。

首先，在最坏的情况下，即，当所述交换机被充分利用时，即100％负载时，单个具有N个端口的交换机必须支持来自所述共享内存的N*B的写带宽和N*B的读带宽，其中，每个端口支持B带宽(即，10Gbps、100Gbps等)。例如，在最坏的情况下，一个64端口的交换机必须支持来自所述共享内存的6.4Tbps的读带宽和6.4Tbps写带宽，其中，每个端口支持100Gbps。