[发明专利]无需闭环流控的可扩展定长多路径交换系统

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种无需闭环流控的可扩展定长多路径交换系统。

背景技术

随着互联网、数据中心等大型网络的飞速发展，政府、企业和用户对于网络带宽的需求也持续快速增长。作为网络中的核心节点，设计骨干网核心路由器/交换机中的高速交换结构也因此变得尤为重要。

考虑到硬件实现上时钟同步以及存储存取的方便，现行的商用交换结构大多都选择定长交换的方式。即在交换入口处将IP数据包切割成固定长度的分片(cell)，以分片为单位完成交换，在出口处再将分片重组为IP数据包。通常为了保证交换的吞吐率以及减小输出端重组的难度，现行的定长交换结构需要采取闭环流控机制，以保证交换结构内部不会出现分片丢弃的情况。闭环流控也被称为背压，工程上通常有三种实现方式：1）通过与数据通路分离的控制通路传输流控信号；2）通过数据通路传输特定的流控分片；3）将控制通路与数据通路相结合的流控方式。

然而，交换规模的增大以及链路速度的增长，给背压的工程实现带来了巨大的困难，主要包括：1）控制通路精细化带来的巨大的芯片管脚消耗；2）背压反馈延时导致需要预留的存储空间增加；3）饱和树问题导致的系统性能急剧下降；4）流控信号带来的额外通信开销。

针对上述交换规模以及链路速度增加给背压带来的问题，目前有一些改进方法，诸如合并流控信号、建立多队列分隔流等方法。但这些方法有些以牺牲性能为代价，有些需要消耗大量存储资源，在实际商用的路由器或交换机中皆不适宜应用。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种无需闭环流控的可扩展定长多路径交换系统，该交换系统具有较强的可扩展性，且无需采用负载的闭环流控机制，消耗的硬件资源较少，因此成本较低。

为了实现上述目的，本发明的实施例提出了一种一种无需闭环流控的可扩展定长多路径交换系统，其特征在于，包括：N个输入端口、N个解复用器、K个交叉点缓存交换单元、N个复用器和N个输出端口，所述N、K均为正整数，其中，所述N个解复用器分别一一对应地与所述N个输入端口相连，每个所述解复用器具有N个虚拟输出队列，所述N个虚拟输出队列分别存储去往所述N个输出端口的定长分片；所述K个交叉点缓存交换单元分别与所述N个解复用器相连，用于接收并缓存来自N个虚拟输出队列的去往所述N个输出端口的定长分片；所述N个复用器与所述K个交叉点缓存交换单元相连，所述N个复用器分别包括一个接收队列和N个重组队列，所述接收队列用于依次接收来自所述K个交叉点缓存交换单元的K个分片，所述N个重组队列用于重组所述K个分片，以生成数据包。

根据本发明实施例的无需闭环流控的可扩展定长多路径交换系统，利用交叉点缓存结构作为交换单元，组成一个多平面并行包交换系统。将数据包切割成多个定长分片后，通过N个解复用器传输K个定长分片至K个交叉点缓存交换单元，交叉点缓存交换单元采用特定的调度算法，允许少量分片在交换结构内被丢弃，并将K个分片传输至N个复用器，以将K个分片重组为数据包。从而该系统摒弃了复杂的闭环流控机制，消耗的硬件资源较少，因此成本较低，且该系统具有较强的可扩展性，对研制大规模超高速交换结构具有重要意义。

另外，根据本发明上述实施例的无需闭环流控的可扩展定长多路径交换系统还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的实施例中，所述N个虚拟输出队列分别以先进先出的方式存储去往N个输出端口的定长分片。

在本发明的实施例中，所述N个解复用器用于：判断是否有K个时隙以上没有分发分片，如果不是，则继续等待，如果判断有K个时隙以上没有分发分片，则判断所有队列是否为空，如果所有队列为空，则继续等待，否则在所述所有队列中选取最长队列，并判断所述最长队列的长度是否大于或等于K，如果所述最长队列的长度大于或等于K，则将所述最长队列中前K个分片按照预设顺序同时发送至所述K个交叉点缓存交换单元，以实现所述N个虚拟输出队列分别以先进先出的方式存储去往N个输出端口的定长分片。

在本发明的实施例中，所述N个解复用器还用于在所述最长队列的长度小于K时，用预设类型的分片将所述最长队列的长度补充至K，再将所述最长队列中前K个分片按照预设顺序同时发送至所述K个交叉点缓存交换单元。

在本发明的实施例中，所述预设类型的分片为补齐分片。

在本发明的实施例中，所述N个复用器的接收队列还用于在存满K个分片后，将所述K个分片发送至所述充重组队列，并将所述K个分片中的所述预设类型的分片丢弃。