[發(fā)明專利]改善多播業(yè)務(wù)HOL阻塞的隊(duì)列管理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911348930.5
• 申請日: 2019-12-24
• 公開（公告）號: CN111131089B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邱智亮;楊彩麗;潘偉濤;曾磊;高志凱;李熙華
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: H04L12/931
• 分類號: H04L12/931;H04L12/861
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 王品華;黎漢華

本發(fā)明公開了一種改善多播業(yè)務(wù)HOL阻塞的隊(duì)列管理方法，其實(shí)現(xiàn)方案是：接收多播數(shù)據(jù)幀并獲取幀信息；通過入隊(duì)申請后為其分配存儲(chǔ)空間并搬移到緩存區(qū)，寫調(diào)度信息到第一級多播發(fā)送調(diào)度隊(duì)列；優(yōu)先讀取第二級多播發(fā)送調(diào)度隊(duì)列，若第二次轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度信息中目的端口都空閑，則轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)幀，否則，讀取第一次轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度信息：若第一次轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度信息中目的端口都空閑，則轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀并釋放緩存區(qū)；若第一次轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度信息中目的端口部分空閑，則轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀，并記錄未轉(zhuǎn)發(fā)的目的端口以及其余調(diào)度信息到第二級多播發(fā)送調(diào)度隊(duì)列。本發(fā)明能有效改善多播業(yè)務(wù)HOL阻塞，提高多播數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)效率，同時(shí)保證多播數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)不會(huì)亂序，可以用于交換網(wǎng)絡(luò)中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種改善多播業(yè)務(wù)HOL阻塞的隊(duì)列管理方法，可用于數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)。

背景技術(shù)

隨著數(shù)字化浪潮的席卷，人們對數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量的要求越來越高。作為數(shù)據(jù)傳輸過程中的重要一環(huán)，以太網(wǎng)技術(shù)也在不斷地發(fā)展，特別是將以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)全球互聯(lián)的同時(shí)更好地操控遠(yuǎn)端設(shè)備。

多播技術(shù)是指源一次發(fā)送的數(shù)據(jù)被發(fā)送到多個(gè)目的地，即多播業(yè)務(wù)必須等到所有的目的端口都允許其輸出時(shí)，才能向它的目的端口輸出。所謂多播業(yè)務(wù)HOL阻塞是指，在輸入緩存中，所有到達(dá)的多播數(shù)據(jù)幀進(jìn)入到同一隊(duì)列，如果此時(shí)的隊(duì)頭多播數(shù)據(jù)幀的所有目的端口并未完全準(zhǔn)備好，則必須等待，然而該隊(duì)列中去往其它輸出端口的數(shù)據(jù)幀也無法轉(zhuǎn)發(fā)，從而造成帶寬的浪費(fèi)和時(shí)延抖動(dòng)的增加。

在存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的交換結(jié)構(gòu)中，通常避免多播HOL阻塞的方法有兩種：一種是將數(shù)據(jù)幀復(fù)制成多個(gè)，然后存放到相應(yīng)的輸出隊(duì)列中，按照單播的方式處理。這種方法的特點(diǎn)是控制簡單，但是增加了存儲(chǔ)器的開銷；另一種是多播幀只占用一個(gè)存儲(chǔ)空間，在控制下讀出多次發(fā)往各個(gè)輸出端口。這種方法的特點(diǎn)是不增加存儲(chǔ)器開銷，但是隊(duì)列管理復(fù)雜度高。同時(shí)，這兩種方法，同一多播數(shù)據(jù)幀都要多次在總線上傳輸，使總線有效利用率下降。

中興通訊股份有限公司申請的專利文獻(xiàn)“多播報(bào)文復(fù)制方法及裝置”(申請?zhí)朇N201210274379.6，申請公開號CN102821045A，公開日為2012.12.12)中提出了一種多播報(bào)文復(fù)制方法及裝置，此裝置通過將多播數(shù)據(jù)幀只存儲(chǔ)在一個(gè)緩存空間，進(jìn)行多次讀取輸出，該方法可實(shí)現(xiàn)多播業(yè)務(wù)的大數(shù)據(jù)量的復(fù)制，也可以避免多播HOL阻塞。但是該方法的缺點(diǎn)在于，它的隊(duì)列管理比較復(fù)雜，并且同一多播數(shù)據(jù)幀要在總線上多次輸出，降低了總線的利用率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種改善多播業(yè)務(wù)HOL阻塞的隊(duì)列管理方法，以緩解在通信過程中的排頭阻塞，提高多播數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)效率，同時(shí)保證多播數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)不會(huì)亂序。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案包括如下步驟：

(1)交換機(jī)接收多播數(shù)據(jù)幀，獲取多播幀的幀信息，并發(fā)起入隊(duì)申請；該多播幀的幀信息包括單/多播標(biāo)志位、幀長、目的端口比特碼表；

(2)多播數(shù)據(jù)幀入隊(duì)成功后，為數(shù)據(jù)幀分配緩存空間，即將多播數(shù)據(jù)幀保存到緩存區(qū)中，將多播數(shù)據(jù)幀的調(diào)度信息寫入第一級多播發(fā)送調(diào)度先進(jìn)先出隊(duì)列FIFO1；

(3)檢測第二級多播發(fā)送調(diào)度先進(jìn)先出隊(duì)列FIFO2：如果FIFO2非空，則讀取FIFO2中的數(shù)據(jù)，獲得第二次轉(zhuǎn)發(fā)的多播數(shù)據(jù)幀調(diào)度信息a，執(zhí)行(5)，否則，執(zhí)行(4)；

(4)檢測第一級多播發(fā)送調(diào)度先進(jìn)先出隊(duì)列FIFO1：如果FIFO1非空，則讀取FIFO1中的數(shù)據(jù)，獲得第一次轉(zhuǎn)發(fā)的多播數(shù)據(jù)幀的調(diào)度信息b，執(zhí)行(6)，否則，返回3)；

(5)根據(jù)第二次轉(zhuǎn)發(fā)的多播數(shù)據(jù)幀的調(diào)度信息a中的目的端口比特碼表以及當(dāng)前輸出端口的空閑比特碼表的匹配情況，判斷該多播數(shù)據(jù)幀能否發(fā)送：

如果第二次轉(zhuǎn)發(fā)的多播數(shù)據(jù)幀的調(diào)度信息a中的目的端口比特碼表和當(dāng)前輸出端口的空閑比特碼表完全不匹配或者部分匹配，則返回(4)；