[发明专利]一种分层的加权轮询调度装置及方法

说明书

本发明提出的是一种分层的加权轮询调度装置及方法，分层的加权轮询调度装置包括先入先出缓存队列模块、流量统计模块、权重管理模块、调度控制模块；其中，权重管理模块包括权重系数计算子模块、权重系数存储与更新子模块。分层的加权轮询调度方法，具体包括以下步骤：1）计算每个队列的权重系数；2）选择轮询调度方案；3）基于权重系数的轮询调度；4）基于权重系数的分层轮询调度。优点：1）能够根据各优先级业务量实时调整调度权重；2）能够适应不同的业务分布和业务到达速率，能够保证服务质量，降低高优先级业务的丢包率；3）降低了网络建设成本，提高了网络性能和网络服务质量。

技术领域

本发明涉及一种分层的加权轮询调度装置及方法，属于通信技术领域。

背景技术

随着互联网与物联网新功能、新场景的增加，各种网络应用广泛兴起，交换网络需要能够提供多优先级业务的服务，传统的负载均衡交换第一级交换单元采用输入排队（IQ，Input Oueued）结构，通常认为队列可以是无限长度，这与实际情况不符，当输入队列为有限长度时，将出现丢包现象，这一问题在多优先级业务调度时，更为明显，传统的轮询调度难以提供优先级区分，如RR（Round-Robin）算法；若始终优先调度高优先级业务，会造成低优先级业务难以及时获得服务，如ERR（Exhaustive Round-Robin）算法；而LQF（LongestQueue First）算法没有考虑到不同优先级业务之间的影响，会造成大流量的低优先级业务获得比高优先级的业务更优的服务，且复杂度更高；当某个优先级的业务量较大时，如何尽快调度这个优先级的业务以减少丢包，同时不影响其它优先级的服务，尤其是不侵占高优先级业务的权益，是需要解决的问题。

队列调度技术广泛应用于路由器和交换机中，它按照一定的服务规则对交换节点的不同输入业务流分别进行调度和服务，使所有的输入业务流能按预定的方式共享交换节点的输出链路带宽，是实现网络服务质量QoS保证和提高网络性能的一项关键技术。

目前现有的队列调度方法中，主要包括轮询调度（RR），加权轮询调度（WRR），尽力轮询调度（ERR），最长队列优先调度（LQF）等；其中：

RR方法，该方法以公平的方式轮询所有的队列，用户公平使用共享资源，无法体现出不同优先级队列之间服务等级的不同；

WRR方法，根据每个队列的优先级，为每个队列分配不同的权值，使得高优先级的队列能够得到更好的服务，避免低优先级队列占用过多的网络带宽；但是WRR中各队列的权重值是固定分配的，无法随着业务到达情况动态调整，因此可能会导致链路利用率较低的情况，灵活性较差。

ERR方法，始终优先调度高优先级队列，会造成低优先级队列业务难以获得及时的服务；LQF方法，没有考虑到不同优先级业务之间的影响，会造成大量低优先级的业务获得比高优先级业务更优的服务，且复杂度更高；以上现有的队列调度方法，均存在占用输出链路带宽较多、链路利用率较低的缺点，这些缺点直接导致了对网络硬件设施的高要求，加大了网络建设成本，严重限制了网络服务质量网络性能的提升。

本发明根据VOQ（虚拟输出队列）的形式来缓存不同优先级的分组；权重系数可按照各队列统计到的实时业务到达速率或者各优先级业务的指定服务带宽计算得出；按照优先级从高到低的顺序轮询不同优先级的队列，并且根据分配到的权重将队列中相应比例的分组调度输出。

当各优先级业务分布均匀时，基于权重系数轮询调度各优先级业务；若出现某个优先级业务其积压的分组数超过一定数值（比如，积压分组占总积压数一半以上时），将优先调度不低于该优先级的业务；即首先对于最高优先级到该优先级的业务进行基于权重的轮询调度，当这些业务的权重系数为0后，再对低优先级业务进行基于权重的轮询调度。

发明内容

本发明提出的是一种分层的加权轮询调度装置及方法，其目的旨在根据各优先级的业务量和业务分布的特点，及时调整权重和调度顺序，在降低丢包率的同时满足不同优先级队列的服务要求，降低网络建设成本，提高网络性能和网络服务质量。