[发明专利]交换设备内实现分组调度的方法及交换设备

说明书

技术领域

本发明涉及计算机通信技术领域，特别涉及交换设备内实现分组调度的方法及交换设备。

背景技术

交换设备作为互联网的主要节点设备，是网络中进行网间连接的关键，包括交换机和路由器等，目前的高性能交换设备多采用分布式体系结构。由于交叉(crossbar)是目前高性能交换设备中最简单常用的构件，因此大多数商用路由器采用crossbar来构建交换结构。常用的基于crossbar的交换结构依据排队机制可分为：OQ(Output Queued，输出排队)，IQ(Intput Queued，输入排队)、CIOQ(Combined Input-Output-Queued，联合输入输出排队)和CIOQ(Combined Input-Crosspoint-Queued，联合输入交叉点排队)。

上述任意一种交换结构都是基于单一输出端口，其影响和制约了交换设备的网络性能，主要表现在：单一端口导致进入交换设备的分组仅有唯一输出端口，相同输出端口的争用极易引发交换拥塞，直接导致路由交换设备时延性能恶化，不利于支持实时业务；单一端口引发的交换拥塞不仅迫使交换设备采用内部加速机制或复杂的调度机制，而且需要配合以高速大容量缓存机制，这些机制已成为高速路由交换设备的实现瓶颈；单一端口的路由机制使得当前网络的抗毁性能较差，单个网络节点发生故障会对网络业务性能产生较大影响。

以一个4乘4交换结构为例，如图1所示，传统路由交换机制由于报文仅有唯一的输出端口，一旦四个输入端口到达业务均具有相同的输出端口时，仅有其中一个输入端口的报文可以获得调度输出，其余输入端口的报文被阻塞。由此可见，基于单一输出端口的交换机制在存在端口争用时的实时吞吐量很低，对于发生输出端口争用的重负载业务其拥塞程度还会不断加剧。由于拥塞直接导致了交换设备的时延、时延抖动以及丢包率等方面的性能恶化，不利于对实时多媒体业务提供良好的性能支持，而且拥塞导致路由交换设备需要设置大量的缓存资源，增加了设备的硬件成本和实现难度。

发明内容

本发明的目的在于提供交换设备内实现分组调度的方法及交换设备，以解决现有技术中交换设备转发报文的调度方式采用单一路径，容易导致拥塞的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种交换设备内实现分组调度的方法，包括：

至少一个输入调度器接收分组报文后，将所述分组报文输入分组缓存器内的分组队列；

按照所述分组队列的紧迫度从高到低的顺序，将所述分组队列输出至对应的输出缓存器；

所述输出缓存器根据接收到的分组队列内的分组报文的优先级对所述分组报文进行调度。

所述方法应用于包含N个输入调度器、N个分组缓存器、N个输出缓存器的交换结构，所述N为大于1的自然数；

每个所述分组缓存器包括N个虚拟输出队列、一个多播队列和N乘N个带缓存的交叉节点。

所述分组缓存器包括M个虚拟输出队列和一个多播队列，所述M为大于1的自然数，所述将分组报文输入分组缓存器内的分组队列包括：

判断所述分组报文的类型；

当所述分组报文为单播报文时，将所述分组报文输入所述M个虚拟输出队列中最短的虚拟输出队列，当所述分组报文为组播报文时，将所述分组报文输出至所述多播队列。

所述将分组报文输入所述M个虚拟输出队列中最短的虚拟输出队列包括：

获取所述分组报文的输出端口标签；

按照最短优先原则从所述输出端口中对应选择进入最短的虚拟输出队列的输出端口；

将所述分组报文输入所述选择的输出端口。

还包括M乘M个带缓存的交叉节点，

所述按照分组队列的紧迫度从高到低的顺序，将所述分组队列输出至对应的输出缓存器包括：

分别定义所述分组队列的紧迫度和根据所述分组队列映射的逻辑队列的紧迫度；

判断所述分组报文所在分组队列的紧迫度及所在逻辑队列的紧迫度；

将所述分组队列的紧迫度和逻辑队列的紧迫度最高的分组报文输入到对应的交叉节点进行缓存；

将缓存紧迫度最高的交叉节点所缓存的分组报文传输到对应的输出缓存器。

所述输出缓存器根据接收到的分组队列内的分组报文的优先级对所述分组报文进行调度包括：

调用预先设置的差额轮询算法；

当轮询到当前优先级时，判断预先为所述优先级分配的计数器的值是否大于所述分组队列的包长；

当所述计数器的值大于所述分组队列的包长时，输出所述分组队列内的分组报文。