[发明专利]一种基于业务均衡的CICQ结构分组调度方法

摘要

本发明公布了一种基于业务均衡的CICQ结构分组调度算法，属于高性能分组交换机控制技术领域。本发明算法以最大程度使得交换机工作于work‑conserving状态为核心，在分组到达之后进入输入端口之前进行业务均衡。基于使得交换机工作于work‑conserving状态的需要，调整新到达分组进入的输入端口，在输入调度中采用空交叉缓存队列优先的策略，以尽可能实现work‑conserving，在保证通过率的同时降低平均分组时延。对于交叉缓存为一个分组的CICQ交换机的仿真结果显示，本发明算法在通过率和平均分组时延方面优于已有的主流算法，在大规模高性能CICQ交换机中具有良好实用价值。

主权项

1.一种基于业务均衡的CICQ结构分组调度方法，其特征是：第1步 初始化基本变量：令V_ij为输入端口i和输出端口j对应的虚拟输出队列VOQ，N为交换机端口数，X_ij为输入端口i和输出端口j对应的交叉缓存；初始化x_ij，若X_ij为空置x_ij＝0，否则x_ij＝1，得到交叉缓存的状态矩阵X_N×N＝{x_ij}_N×N；令l_ij表示V_ij的队长，得到VOQ队长矩阵L_N×N＝{l_ij}_N×N；令所有去往输出端口j的交叉缓存中排队分组的队长之和初始化q_ij，若l_ij＝0则令q_ij＝0，否则q_ij＝1，得到VOQ的队列状态矩阵Q_N×N＝{q_ij}_N×N；初始化a_ij，若本时隙输入端口i有去往输出端口j的分组到达，则置a_ij＝1，否则a_ij＝0，得到业务到达矩阵A_N×N＝{a_ij}_N×N；定义输出端口j相应的集合Y、O^A、O^N分别为以及O^N为O^A在所有输出端口集合中的补集；初始化e_ij，若x_ij＝0且q_ij＝1则令e_ij＝1，否则e_ij＝0，则输入调度的可调度状态矩阵E_N×N＝{e_ij}_N×N；定义C为有业务到达，且新到达分组未被业务均衡调整过的输入端口i的集合，R为未接收过由业务均衡调整而来的分组的输入端口i的集合，I为未匹配的输入端口i的集合；定义矩阵D_N×N＝{d_ij}_N×N为业务均衡矩阵，其为一置换矩阵，d_ij＝1表示将本时隙输入端口j到达的分组调整至输入端口i对应的VOQ进行缓存，否则d_ij＝0；定义矩阵S_N×N＝{s_ij}_N×N为输入调度裁决中得到的输入调度矩阵，s_ij＝1表示本时隙将V_ij中的分组调度至X_ij中，否则s_ij＝0；第2步 输出端口j的集合YN的work‑conserving匹配，其中Y N＝Y∩ON：(2.1)若Y N为空，第2步结束，进到第3步；(2.2)令为输出端口j剩余的可调度队列数，即从Y ^N中选择最小的输出端口j，若转到(2.5)；(2.3)令r_i^N为输入端口i的无新业务空交叉缓存队列输出端口可调度队列数，即若I中不存在满足e_ij＝1的输入端口i，则转到(2.5)；否则从I中所有满足e_ij＝1的输入端口中选择r_i^N最小的输入端口i，置s_ij＝1；(2.4)从I中剔除输入端口i，并对所有的输出端口j^*∈Y，更新(2.5)从Y ^N中剔除输出端口j，并对所有的输入端口i^*∈I，更新回到(2.1)；第3步 输出端口j的集合Y A的加入业务均衡的work‑conserving匹配，其中Y A＝Y∩OA：(3.1)若Y A为空，第3步结束，进到第4步；(3.2)从Y ^A中选择最小的输出端口j；(3.3)令r_i^A为输入端口i的有新业务空交叉缓存队列输出端口可调度队列数，即若I中不存在满足e_ij＝1的输入端口i，转到(3.5)；否则从I中所有满足e_ij＝1的输入端口中，选择r_i^A最小的输入端口i；(3.4)判断Vij的头分组是否是本时隙新到达的分组，若是，则从C和R中均剔除输入端口i，令矩阵D中的元素dii为1；否则不做任何操作；不论上述判断结果如何，转到(3.6)；(3.5)从I中选择lij最小的输入端口i，从C中满足ai’j＝1的输入端口中选择li’j最大的输入端口i’，置矩阵D中的元素dii’为1，从R中剔除输入端口i，从C中剔除输入端口i’；(3.6)令s_ij＝1；从I中剔除输入端口i，从Y ^A中剔除输出端口j，并对所有的输入端口i^*∈I，更新回到(3.1)；第4步 I的冗余匹配：(4.1)若I为空，第4步结束，进到第5步；(4.2)令为输出端口j的非空VOQ队列数，即从I中任选一输入端口i，如果不存在满足e_ij＝1的输出端口j，则转到(4.4)；否则在所有满足e_ij＝1的输出端口中选择最小的输出端口j；(4.3)令sij＝1，判断Vij的头分组是否是本时隙新到达的分组，若是，则从C和R中均剔除输入端口i，置矩阵D中的元素dii为1；否则不做任何操作；(4.4)从I中剔除输入端口i，回到(4.1)；第5步 在矩阵D中任意挑选一个满足的元素d_ij，将其置为1，重复此过程直至没有这样的d_ij，至此矩阵D为一置换矩阵；第6步 按照业务均衡矩阵D对到达业务进行业务均衡，然后根据输入调度矩阵S进行输入调度。