[發明專利]一種基于CICQ支持區分QoS的并行交換系統及方法

無效

• 申請號: 201410331535.7
• 申請日: 2014-07-06
• 公開（公告）號: CN104144133A
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發明（設計）人: 都文和;題原;張楠楠;王艷春;劉道森
• 申請（專利權）人: 齊齊哈爾大學
• 主分類號: H04L12/863
• 分類號: H04L12/863;H04L12/861
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明屬于計算機技術領域，涉及一種基于CICQ支持區分QoS的并行交換系統及方法。

背景技術

近年來互聯網業務的發展突飛猛進，互聯網中業務的種類和數量都呈現爆炸式增長，QoS問題再次受到關注，如何實現具有QoS保證的交換結構也成為了被關注的問題之一。并行交換PPS[1-7]在過去幾年里一直被認為是降低交換系統存儲帶寬需求，提高交換速率及交換容量的有力手段，但PPS不支持區分QoS?，F有技術提出多級多平面分組交換結構，并基于提出帶寬保證型調度算法來試圖滿足大容量和對QoS的支持，楊君剛等人提出了一種基于Credit的變長分組并行交換調度算法，該算法并未考慮變長分組與變長分組之間的保序問題。Shi等人也給出了避免設置重排序隊列的負載均衡保序調度方案。但是這種算法依賴于流量模型的輸入特征。為了實現對QoS的支持，有人使用了反饋機制，調度算法復雜度極高。為了降低算法的復雜度，也有人提出了一中按序排隊的并行交換結構，并在此基礎上進行改進提出了一中基于標識支持區分QoS的PPS調度機制，將兩級負載均衡交換和并行分組交換相結合的PPS結構。WLA-PPS的右半部分將具有不同交換性能權值的中間層平面分配給不同類型的QoS業務，從而實現為不同類型QoS業務提供不同的服務質量的目的。PPS設計存在的主要問題是：如何以較低的通信開銷保持每條流報文的順序，同時對不同業務需求提供QoS保證，使得PPS系統易于實現。

發明內容

本發明的目的在于克服上述技術存在的缺陷，提供一種基于CICQ支持區分QoS的并行交換系統及方法，其具體技術方案為：

一種基于CICQ支持區分QoS的并行交換系統，主要分為三大部分：輸入部分、中間交換部分和輸出部分，中間交換平面為CICQ，k為PPS交換系統中間交換平面個數，N為PPS交換系統的端口數目，R為PPS交換系統輸入端口的最大線速。

一種基于CICQ支持區分QoS的并行交換的方法，包括以下步驟：(1)負載均衡器以時隙為工作的基本時間單位，每個時隙需要完成N次調度，采用輪詢的方式為VOQ隊列提供服務，每次輪詢從VOQ優先級隊列指針開始，尋找有信元需要轉發的VOQ隊列，找到后判斷與VOQ隊頭信元要去往的中間交換平面對應的鏈路狀態，如果鏈路空閑，將待發信元轉發至目標中間交換平面，同時根據VOQ隊列的信息，確定下一個時隙要轉發的信元和信元要去往的中間交換平面，否則繼續尋找，直到找到或已經將N個VOQ隊列循環一遍，同一個VOQ隊列的信元以循環的方式依次去往每一個中間交換平面，每k個信元為一個循環周期；

(2)同一流的信元經交換后進入VIQ_ij隊列，再根據信元所經過的中間交換平面以及所屬業務類別的不同，最終進入到VIQ_ijkp隊列，1≤i，j≤N，1≤k≤m，m為中間交換平面數，1≤p≤P，根據方案中業務模型的定義，分別為GD、GB業務規定了峰值信息速率PIR和承諾信息速率CIR，分別代表了GD、GB業務所能獲得的最高帶寬和最小帶寬。為了支持QoS，信元重組算法引入預約帶寬機制，GD業務的預約帶寬RB₁＝1.1PIR，GB業務的預約帶寬RB_k＝CIR_k，同時，在合路器中為每類業務設置一個計數器，用于統計各類業務所獲得的實際帶寬，稱為統計帶寬，記為BS(Bandwidth?Statisticed)，當合路器調度算法為某類業務服務時，就要進行該類業務統計帶寬與預約帶寬的對比，如果BS＜RB，則為其服務，否則不為其服務，在合路器算法中引入權重的概念保證公平。

與現有技術相比，本發明的有益效果為：本發明采用在輸出緩存引入VIQ隊列結構的辦法保證信元的傳輸順序，基于此設計負載均衡器和分組整合器的調度算法，能夠為不同服務需求的的業務提供QoS支持。從上述仿真實驗結果的分析可看到，該并行系統解決方案能夠對進入系統的負載進行均衡的分配，在無需內部加速的情況下能夠獲得99％以上的吞吐率，具有較好的吞吐性能，同時仿真結果中吞吐率、負載均衡系數以及時延性能與中間交換平面數的關系表明，系統性能隨著中間交換平面數目的增加未出現明顯的下降，說明系統具有良好的可擴展性，仿真結果的時延性能表明系統能夠為不同服務需求的的業務提供QoS保障支持，該方案基本達到了設計目標的要求。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明的技術方案作進一步詳細地說明。

1交換結構PSVIOQ-CICQ