[发明专利]一种基于信用的支持数据包交换的比例公平调度方法

说明书

本发明公开了一种基于信用的支持数据包交换的比例公平调度方法，属于高速串行交换输出调度技术领域。本发明通过参数配置的方式，为每个数据流保证必须的预留带宽和可分配带宽的边界，并且使用信用量借用和补充机制，保证每个数据流公平分享带宽。通过本方法，还能够对数据流进行隔离，确保不同的业务流能够享用自己可以享用的被保证的带宽，即使存在恶意或高突发性业务流，也不致于影响到其它的正常业务流。

技术领域

本发明涉及高速串行交换输出调度技术领域，特别是指一种基于信用的支持数据包交换的比例公平调度方法。

背景技术

交换芯片主要负责数据从一个端口到另一个端口的传输，主要包括输入/出端口、交换结构和控制模块。交换结构作为交换芯片的核心部分，其性能关系到交换芯片的整体性能。在交换结构的基础上，研究简单高效的调度算法，保证数据包的无阻塞交换以及低延迟，高吞吐率和公平性是交换芯片研究的重要方向。

交叉点带缓存的联合输入交叉点排队（Combined Input and CrosspointQueuing，CICQ）结构是一种最简单而高性能的交换结构，它的优点是高吞吐率、低延迟，并且调度算法复杂度低，容易实现。同时，由于各个端口在空间上更加独立，在CICQ结构中，进行数据传输时输入过程和输出过程相互独立，从而取消了进行匹配的调度算法，这种交换结构既降低了算法的设计难度，又能保证交换系统的高速率运行。

此外，由于CICQ结构使用了交叉点缓存，交叉点缓存将输入端和输出端之间隔离开来。所以，在调度过程中，端口之间的调度不需要进行“请求-允许-接受”的交互操作，因此CICQ调度算法可以采用分布式调度策略，也就是端口之间的调度相互隔离开来，互相之间没有任何信息依赖。采用这种分布式调度策略可大大降低算法的复杂度，并且可以根据端口自身的情况采用不同的调度策略，给了调度算法更大的灵活性和调度方式的多样性。此外，CICQ结构还支持对变长帧的交换调度，这是其他没有交叉点缓存结构的交换结构采用集中式调度方式很难做到的。

高性能的交换结构和调度算法在一些共性问题方面应该具有有效性（包含吞吐率、稳定性和时延特性）、公平性和复杂性等诸多良好特性。因此，调度算法也必须以实现这三个目标来进行设计。由于各个端口在空间上更加独立，在CICQ结构中，进行数据传输时输入和输出端相互独立，从而可以采用分布式调度方式，即，输入端调度、输出端调度分别设计的方式。输入调度实现了同一端口内部流之间的公平性能，输出调度实现了不同端口流之间的公平性能，输入调度和输出调度共同实现了基于流的公平调度机制。目前的各种CICQ调度算法大部分是在IQ（Input Queued，输入排队）、OQ（Output Queued，输出排队）、CIOQ（Combined Input and Output Queued，联合输入输出排队）交换结构调度算法的基础上发展起来的，它们大体可以分为两类：

（1）无队列状态信息的调度：如输入调度RR（Round Robin，轮询）-输出调度RR等。其优点是简单、硬件实现容易，缺点是虽然在均匀的业务流下性能良好，但在非均匀的业务流下性能无法令人满意。

（2）基于队列状态信息的调度：如输入调度LQF（Longest Queue First，最长队列优先）-输出调度RR、输入调度OCF（Oldest Cell First，最久队列优先）-输出调度OCF等。与无队列状态信息的调度算法相比，这些算法性能比较好，但算法复杂度较高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于信用的支持数据包交换的比例公平调度方法，该方法能够以较好的公平性和灵活性实现对多优先级业务的QOS支持和带宽的公平分配，可用于支持优先级调度的交叉点带缓存的CICQ交换电路。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于信用的支持数据包交换的比例公平调度方法，包括以下步骤：