[發明專利]基于硬件的交換系統公平性輪轉輸出的調度方法

有效

• 申請號: 201410448424.4
• 申請日: 2014-09-04
• 公開（公告）號: CN104158769B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發明（設計）人: 袁東明;胡鶴飛;冉靜;劉凱明;劉元安;李宏偉;楊學斌;郭富豪;趙世功
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04L12/937
• 分類號: H04L12/937
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司11018
• 代理人: 夏憲富

技術領域

本發明涉及一種用于通信交換系統中基于輪轉的調度策略技術，確切地說，涉及一種基于硬件的交換系統公平性輪轉輸出的調度方法，屬于數字通信的技術領域。

背景技術

目前，由于計算機及其互聯技術的迅速發展，以太網已經成為了迄今為止普及率最高的短距離二層計算機網絡；而以太網的核心部分是交換系統。交換系統是一種完成數據交換的通信系統。隨著以太網的迅速發展，用戶對網絡性能的要求越來越高，交換系統對網絡性能的影響也日趨重要，因此對交換系統中的重要技術組成之一的調度方法的改進也是非常必要的。

交換系統的結構特征為：任何一個輸入端口同時與多個輸出端口相連接，而每一個輸出端口也同時與多個輸入端口相連接，即所謂“多進多出”MIMO。若某個輸入端口有數據輸入，且該數據需要從某個設定輸出端口輸出時，則應由該輸入端口向該設定輸出端口發出申請，若該設定輸出端口對該輸入端口的申請作出響應，則可以完成該數據的傳輸過程。顯然，在多進多出的場景下，存在多個輸入端口同時向同一個輸出端口都發出數據傳輸申請的情況，此時，由于每個輸出端口一次只能響應一個輸入端口的申請，因此必須對所有發出申請的輸入端口進行調度，才能從中選擇一個輸入端口發出響應。這里，所謂調度是一種“多選一”的選擇過程，該調度具備如下特點：首先，調度要具備公平性，即要有理、有據地完成選擇，而不是隨意選擇。其次，調度要有較低的時延，因時延的長短在很大程度上影響了交換系統的性能。最后，調度的實現方法要盡可能的簡單，復雜的實現方式會導致交換系統的整體成本過高。

調度的實現方法可分為兩種：基于軟件方式和基于硬件方式。通過上文介紹的調度的基本特點對這兩種實現方法進行比較，可以獲知：基于軟件方式實現的調度方法公平性很高，但時延長，且實現方式復雜；而通過硬件方式實現的調度方法時延短，實現方式簡單，且其公平性也能滿足大多數交換系統要求。

通過硬件方式實現的調度方法主要是采用輪轉調度策略，該策略的核心思想是：當前時刻得到輸出端口響應的輸入端口，在下一時刻將不會被響應；除非只有該輸入端口發出申請時。

目前，基于輪轉調度策略的調度方法有許多種，這些方法大多采用對輸入端口逐個詢問的方式，即按照設定順序逐個檢測輸入端口是否發出申請。若正在檢測的輸入端口發出申請，則輸出端口就立即響應該輸入端口發出的申請，然后，繼續檢測下一個輸入端口；若正在檢測的輸入端口沒有發出申請，則直接檢測下一個輸入端口。這種方式雖然實現了輪轉調度策略，但是其公平性很難得到保證。例如，某個輸入端口在被檢測時并沒有發出申請，而當開始檢測下一個輸入端口時，該輸入端口才發出申請。但此時的輸出端口是不能響應該輸入端口的申請，只能等到下一次檢測該輸入端口時，此時發出的申請時才能被響應。這無疑大大影響了交換系統的工作效率。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種用于通信交換系統中的基于硬件公平性輪轉輸出的調度方法，本發明是基于硬件實現輪轉調度策略的調度方法，用于對交換系統中的多個輸入端口進行合理、高效的輸出調度，解決現有輪轉調度輸出技術中存在的效率低和公平性差的缺陷，從而提供一種既高效、快速、還比較公平的調度服務方法。

為了達到上述目的，本發明提供了一種基于硬件的交換系統公平性輪轉輸出的調度方法，其特征在于：將有若干位二進制數值為“1”的多位輸出申請信號轉換為只有一位二進制數值為“1”、其余各位的二進制數值皆為“0”的多位輸出申請信號、即獨熱碼；這樣，因獨熱碼的多位輸出申請信號中只有該一個數位為“1”，使得輸出端口只需響應該“1”數位所對應的輸入端口，從而在同時發出輸出申請信號的多個輸入端口中，完成只選擇一個輸入端口實現公平性輪轉輸出的調度過程；所述方法包括下列操作步驟：

步驟1，將具有若干位數值為“1”的多位輸出申請信號分別依次與初始狀態的高優先級掩碼和低優先級掩碼進行“位與”操作后，得到高優先級信號和低優先級信號；其中，所述高優先級掩碼和低優先級掩碼是兩個不同的變量，且二者互為反碼，其位數均與多位輸出申請信號相同；

步驟2，對所述高優先級信號和低優先級信號分別進行設定編碼的操作，得到相應的高優先級編碼結果與低優先級編碼結果；

所述設定編碼的方法為：

若進行設定編碼的高優先級信號或低優先級信號的各位數值均為“0”時，則編碼結果為0；

若進行設定編碼的高優先級信號或低優先級信號的各位數值不全為“0”時，則編碼結果為該多位信號中數值為“1”的最高位的位序號的二進制數；