[发明专利]基于硬件的交换系统公平性轮转输出的调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于通信交换系统中基于轮转的调度策略技术，确切地说，涉及一种基于硬件的交换系统公平性轮转输出的调度方法，属于数字通信的技术领域。

背景技术

目前，由于计算机及其互联技术的迅速发展，以太网已经成为了迄今为止普及率最高的短距离二层计算机网络；而以太网的核心部分是交换系统。交换系统是一种完成数据交换的通信系统。随着以太网的迅速发展，用户对网络性能的要求越来越高，交换系统对网络性能的影响也日趋重要，因此对交换系统中的重要技术组成之一的调度方法的改进也是非常必要的。

交换系统的结构特征为：任何一个输入端口同时与多个输出端口相连接，而每一个输出端口也同时与多个输入端口相连接，即所谓“多进多出”MIMO。若某个输入端口有数据输入，且该数据需要从某个设定输出端口输出时，则应由该输入端口向该设定输出端口发出申请，若该设定输出端口对该输入端口的申请作出响应，则可以完成该数据的传输过程。显然，在多进多出的场景下，存在多个输入端口同时向同一个输出端口都发出数据传输申请的情况，此时，由于每个输出端口一次只能响应一个输入端口的申请，因此必须对所有发出申请的输入端口进行调度，才能从中选择一个输入端口发出响应。这里，所谓调度是一种“多选一”的选择过程，该调度具备如下特点：首先，调度要具备公平性，即要有理、有据地完成选择，而不是随意选择。其次，调度要有较低的时延，因时延的长短在很大程度上影响了交换系统的性能。最后，调度的实现方法要尽可能的简单，复杂的实现方式会导致交换系统的整体成本过高。

调度的实现方法可分为两种：基于软件方式和基于硬件方式。通过上文介绍的调度的基本特点对这两种实现方法进行比较，可以获知：基于软件方式实现的调度方法公平性很高，但时延长，且实现方式复杂；而通过硬件方式实现的调度方法时延短，实现方式简单，且其公平性也能满足大多数交换系统要求。

通过硬件方式实现的调度方法主要是采用轮转调度策略，该策略的核心思想是：当前时刻得到输出端口响应的输入端口，在下一时刻将不会被响应；除非只有该输入端口发出申请时。

目前，基于轮转调度策略的调度方法有许多种，这些方法大多采用对输入端口逐个询问的方式，即按照设定顺序逐个检测输入端口是否发出申请。若正在检测的输入端口发出申请，则输出端口就立即响应该输入端口发出的申请，然后，继续检测下一个输入端口；若正在检测的输入端口没有发出申请，则直接检测下一个输入端口。这种方式虽然实现了轮转调度策略，但是其公平性很难得到保证。例如，某个输入端口在被检测时并没有发出申请，而当开始检测下一个输入端口时，该输入端口才发出申请。但此时的输出端口是不能响应该输入端口的申请，只能等到下一次检测该输入端口时，此时发出的申请时才能被响应。这无疑大大影响了交换系统的工作效率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种用于通信交换系统中的基于硬件公平性轮转输出的调度方法，本发明是基于硬件实现轮转调度策略的调度方法，用于对交换系统中的多个输入端口进行合理、高效的输出调度，解决现有轮转调度输出技术中存在的效率低和公平性差的缺陷，从而提供一种既高效、快速、还比较公平的调度服务方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种基于硬件的交换系统公平性轮转输出的调度方法，其特征在于：将有若干位二进制数值为“1”的多位输出申请信号转换为只有一位二进制数值为“1”、其余各位的二进制数值皆为“0”的多位输出申请信号、即独热码；这样，因独热码的多位输出申请信号中只有该一个数位为“1”，使得输出端口只需响应该“1”数位所对应的输入端口，从而在同时发出输出申请信号的多个输入端口中，完成只选择一个输入端口实现公平性轮转输出的调度过程；所述方法包括下列操作步骤：

步骤1，将具有若干位数值为“1”的多位输出申请信号分别依次与初始状态的高优先级掩码和低优先级掩码进行“位与”操作后，得到高优先级信号和低优先级信号；其中，所述高优先级掩码和低优先级掩码是两个不同的变量，且二者互为反码，其位数均与多位输出申请信号相同；

步骤2，对所述高优先级信号和低优先级信号分别进行设定编码的操作，得到相应的高优先级编码结果与低优先级编码结果；

所述设定编码的方法为：

若进行设定编码的高优先级信号或低优先级信号的各位数值均为“0”时，则编码结果为0；

若进行设定编码的高优先级信号或低优先级信号的各位数值不全为“0”时，则编码结果为该多位信号中数值为“1”的最高位的位序号的二进制数；