[发明专利]一种负载均衡分组交换结构及其构造方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种负载均衡分组交换结构及其构造方法。

背景技术

电信应用中，所谓的交换结构是一种网络设备，该设备实现数据单元的路径选择，并将数据单元发送到下一个目标地址。

由于交换结构的内部容量是有限的，因此，当到达交换结构的流量不均衡时，会出现有些端口或者内部线路已经处于饱和状态，而有些端口或者内部线路却仍处于空闲状态的情况。为了避免上述不均衡状态的出现，一般采用负载均衡交换结构来均衡到达的流量。该结构使流量的分布在交换结构内部处于均衡状态，即交换结构的端口和各个内部线路的利用率相同。这样便可以最大限度的提高交换结构的吞吐量，降低交换结构内部的阻塞。

负载均衡Birkhoff-von Neumann交换结构恰好能够解决交换结构内部阻塞的问题。

如图1所示，负载均衡Birkhoff-von Neumann交换结构包含两级纵横式负载均衡(Load-balancing)交换、伯克霍夫-冯诺伊曼(Birkhoff-von Neumannswitch)交换和一个处于两级之间的虚拟输出队列VOQ(virtual output queue)。第一级交换完成负载均衡，第二级交换完成数据分组交换。由于交换结构两级的连接方式是确定和周期性的，所以不需要任何输入输出端口间的调度。连接模式的选择必须要求在每一个连续的N个时间间隙，每个输入端都要和每个输出端恰好连接一次。可见，上述的负载均衡交换结构解决了交换结构数据阻塞的问题。

但是，在每个输入端口，由于业务流量是不相同和不均衡的，于是不同流所含有的数据分组的数量也是不同的，这就使得中间级虚拟输出队列VOQ的长度不同。又由于队列服务是独立于各自长度的，因此，上述负载均衡交换机构又出现了队列排队延迟，数据分组乱序的问题。而分组乱序传输可能导致TCP(Transmission Control Protocol传输控制协议快速恢复，使得TCP滑动窗口减半，端到端的吞吐量也会减半。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题是：提供一种负载均衡分组交换结构及其构造方法，使得负载均衡Birkhoff-von Neumann交换结构能够解决分组乱序的问题，提高端到端的吞吐量。

于是，本发明提供了一种负载均衡分组交换结构的构造方法，该方法包括：

将基于自路由集线器的负载均衡分组交换结构分成具有完成负载均衡功能的第一级交换模块和具有完成分组自路由转发功能的第二级交换模块；

在所述第一级交换模块输入端前设置虚拟输出群组队列，在所述第二级交换模块输出端后设置重排序缓存，所述虚拟输出群组队列，用于存储带有自路由地址信息的分组数据块，所述重排序缓存，用于将属于同一个输入群组的分组数据块按自路由地址信息排列，以便后续处理；

所述虚拟输出群组队列存储的分组发送到第一级交换前，组合成预置长度的数据块，然后被分割成等长的数据片，同时在数据片上添加用于实现自路由的自路由标签；

拥有自路由标签的数据片经第一级交换模块和第二级交换模块传输后到达目的输出端口的重排序缓存，根据数据片携带的自路由标签，把数据片重新组合成所述虚拟输出群组队列组合成的数据块。

其中，在所述第一级交换模块和第二级交换模块之间设置中间线群组。

其中，所述基于自路由集线器的负载均衡分组交换结构采用分布式自路由。

本发明还提供一种负载均衡分组交换结构，包括基于自路由集线器用于完成负载均衡功能的第一级交换模块和用于完成分组数据自路由转发功能的第二级交换模块，其中，在所述第一级交换模块输入端前设置虚拟输出群组队列，在所述第二级交换模块输出端后设置重排序缓存，所述虚拟输出群组队列，用于存储带有自路由地址信息的分组数据块，所述重排序缓存，用于将属于同一个输入群组的分组数据块按自路由地址信息排列，以便后续处理，所述第一级交换和第二级交换之间为中间线群组连接。