[发明专利]共享存储交换结构中基于滑动窗口的高效组播转发方法

说明书

技术领域

本发明属于以太网交换机系统的前端交换技术，具体涉及一种共享存储交换结构中基于滑动窗口的高效组播转发方法。

背景技术

Crossbar是一种被广泛用于高速背板交换的交换结构。一个M*N的Crossbar交换结构具有M个输入端口和N个输出端口，这M个输入和N个输出端口共形成M*N个交汇的开关，若第i个输入端口和第j个输出端口交汇处的开关闭合，第i个输入端口和第j个输出端口形成通路，如此形成输入端口i到输出端口j的交换。显然在任意时刻，每个输入端口只能闭合到一个输出端口的交汇开关。通常的Crossbar结构具有相同的输入和输出端口数，因为若M≠N，同一时刻闭合的交汇开关取决于M，N中较小的数。图1是一个通用的基于Crossbar的交换模型，这个模型采用N×N的Crossbar作为交换结构(Switching Fabric)，带有输入和输出队列。早先的交换结构仅带有输出队列，为了提高交换的吞吐率和避免丢包，现在一般使用输入输出相结合的队列(CIOQ)。但是单一的输入队列将导致线头阻塞(HOL)，因此引入了虚拟输出队列(VOQ)，即将每个端口的输入队列按照N个输出端口细分为N个子队列，这样暂时得不到调度机会的分组不会阻塞其他后续分组的调度。关于Crossbar调度已有的最重要的算法包括iSLIP、WFA等，其中iSLIP在Cisco GSR 12000上得到成功应用。iSLIP本质上是一种启发式(heuristic)算法，它成型于更早的算法PIM和iRRM，这一系列算法的共同之处在于，这是一种用空间换时间的策略，集中式的调度算法需要密集的计算，按照当时的计算能力，设计一个集中式的调度器缺乏实用性。因此，将调度策略分担到N×2个仲裁器(arbiters)上，加快了调度策略的计算时间。

最近台湾学者提出了两阶段的调度模型^[1，2]，如图2所示。这个模型在传统的交换矩阵之前加入一个负载分担功能的矩阵。目前的Crossbar交换矩阵可以称为Birkhoff-von Neumann矩阵，从端口i到端口j的流量记为r_ij≥0，如此构成了一个矩阵R＝[r_ij]，成为交换结构的流量矩阵。没有过度占用带宽时，流量矩阵满足：

Σi=1Nrij≤1,Σj=1Nrij≤1]]>i，i＝1，…，N这个矩阵可以被补充为一个双随机矩阵：

Σi=1Nrij=1,Σj=1Nrij=1]]>i，i＝1，…，N双随机矩阵可以按照一系列循环矩阵进行凸分解，即存在整数K和循环矩阵P_k以及系数φ_k，使得