[发明专利]一种基于复色的并行交换调度方法

摘要

本发明针对大规模高速交换网络中的业务调度问题，公开了一种基于复色的并行交换调度方法，采用批量调度的方式，引入复色的概念，利用复色最优、分布式以及可并行化的特点，在无需知道交换网络全局信息的前提下，完成对交换系统的业务调度，快速而有效地得到最优的调度方案，使得交换网络中的带宽得到最大化的利用，获得接近100％的吞吐能力。该算法的计算复杂度为O(log²N)。

主权项

1.一种基于复色的并行交换调度方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：步骤1，N×N交换网络，N个输入端口和N个输出端口，每个输入端口均存在输入缓存队列，在每个时隙每个输入端口最多只能发送一个数据信元，同时每个输出端口最多只能接收一个数据信元，一个时隙周期f为一帧，根据第k个帧的数据信元信息，将N×N的交换网络抽象对应为二分图的数学模型Gk＝(V∪U,E)，其中，顶点vi∈V表示输入端口i，顶点uj∈U表示输出端口j，边em(vi,uj)∈E表示从输入端口i去往输出端口j的第m个数据信元，i,j＝1,2,…,N，将需要调度的发送时隙抽象对应为颜色集C＝{c1,c2,…,cΔ}，其中Δ为所有顶点的最大顶点度；步骤2，将二分图中所有的边em(vi,uj)∈E分裂成一对链结，再由各自相连的顶点对其分别着色，保证每个顶点所相连的链结都是不同颜色；通过在顶点上执行链结颜色交换操作，最终得到一个着色方案，使得满足同一条边上的两条链结的颜色是相同的且连接同一顶点的所有边的颜色是不同的两个要求；所述步骤2中链结着色和颜色交换规则是：若Gk‑1中有对应链结，则将Gk‑1最终着色中的对应颜色赋予该链结；若无对应链结，则将当前颜色集中没有使用的第一个颜色赋予该链结；依此操作，每条边将被赋予一组颜色对，称之为复色：若一条边所对应的两条链结的颜色相同，称之为常量，反之，则称之为变量；每个顶点可以将相连的任意两条链结的颜色进行互换，如此，变量在相应的颜色对的路径上进行游走，最终相互碰撞，达到被消除的目的；若顶点没有相应的链结与变量链结进行颜色交换，则直接为变量链结赋予所需颜色，最终，当所有的变量均被消除，得到一个合适的二分图着色方案；若在设置的最大运行时间内，有极少数变量未被消除，则将这部分变量留级到下一帧重新着色；步骤3，数据信元的传输：根据步骤2得到的着色方案，按照颜色所对应的时隙，依次建立对应输入输出端口的通信信道，发送相应数据包。