[发明专利]改善多播业务HOL阻塞的队列管理方法

说明书

本发明公开了一种改善多播业务HOL阻塞的队列管理方法，其实现方案是：接收多播数据帧并获取帧信息；通过入队申请后为其分配存储空间并搬移到缓存区，写调度信息到第一级多播发送调度队列；优先读取第二级多播发送调度队列，若第二次转发调度信息中目的端口都空闲，则转发该数据帧，否则，读取第一次转发调度信息：若第一次转发调度信息中目的端口都空闲，则转发数据帧并释放缓存区；若第一次转发调度信息中目的端口部分空闲，则转发数据帧，并记录未转发的目的端口以及其余调度信息到第二级多播发送调度队列。本发明能有效改善多播业务HOL阻塞，提高多播数据帧的转发效率，同时保证多播数据帧的转发不会乱序，可以用于交换网络中。

技术领域

本发明属于通信技术领域，特别涉及一种改善多播业务HOL阻塞的队列管理方法，可用于数字交换网络。

背景技术

随着数字化浪潮的席卷，人们对数据传输质量的要求越来越高。作为数据传输过程中的重要一环，以太网技术也在不断地发展，特别是将以太网技术应用于工业领域，实现全球互联的同时更好地操控远端设备。

多播技术是指源一次发送的数据被发送到多个目的地，即多播业务必须等到所有的目的端口都允许其输出时，才能向它的目的端口输出。所谓多播业务HOL阻塞是指，在输入缓存中，所有到达的多播数据帧进入到同一队列，如果此时的队头多播数据帧的所有目的端口并未完全准备好，则必须等待，然而该队列中去往其它输出端口的数据帧也无法转发，从而造成带宽的浪费和时延抖动的增加。

在存储转发的交换结构中，通常避免多播HOL阻塞的方法有两种：一种是将数据帧复制成多个，然后存放到相应的输出队列中，按照单播的方式处理。这种方法的特点是控制简单，但是增加了存储器的开销；另一种是多播帧只占用一个存储空间，在控制下读出多次发往各个输出端口。这种方法的特点是不增加存储器开销，但是队列管理复杂度高。同时，这两种方法，同一多播数据帧都要多次在总线上传输，使总线有效利用率下降。

中兴通讯股份有限公司申请的专利文献“多播报文复制方法及装置”(申请号CN201210274379.6，申请公开号CN102821045A，公开日为2012.12.12)中提出了一种多播报文复制方法及装置，此装置通过将多播数据帧只存储在一个缓存空间，进行多次读取输出，该方法可实现多播业务的大数据量的复制，也可以避免多播HOL阻塞。但是该方法的缺点在于，它的队列管理比较复杂，并且同一多播数据帧要在总线上多次输出，降低了总线的利用率。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种改善多播业务HOL阻塞的队列管理方法，以缓解在通信过程中的排头阻塞，提高多播数据帧的转发效率，同时保证多播数据帧的转发不会乱序。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下步骤：

(1)交换机接收多播数据帧，获取多播帧的帧信息，并发起入队申请；该多播帧的帧信息包括单/多播标志位、帧长、目的端口比特码表；

(2)多播数据帧入队成功后，为数据帧分配缓存空间，即将多播数据帧保存到缓存区中，将多播数据帧的调度信息写入第一级多播发送调度先进先出队列FIFO1；

(3)检测第二级多播发送调度先进先出队列FIFO2：如果FIFO2非空，则读取FIFO2中的数据，获得第二次转发的多播数据帧调度信息a，执行(5)，否则，执行(4)；

(4)检测第一级多播发送调度先进先出队列FIFO1：如果FIFO1非空，则读取FIFO1中的数据，获得第一次转发的多播数据帧的调度信息b，执行(6)，否则，返回3)；

(5)根据第二次转发的多播数据帧的调度信息a中的目的端口比特码表以及当前输出端口的空闲比特码表的匹配情况，判断该多播数据帧能否发送：

如果第二次转发的多播数据帧的调度信息a中的目的端口比特码表和当前输出端口的空闲比特码表完全不匹配或者部分匹配，则返回(4)；