多級(jí)多平面交換結(jié)構(gòu)的交換機(jī)制研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)及其數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不斷飛速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)中交換和路由系統(tǒng)的要求越來越高。而作為交換和路由系統(tǒng)核心的交換結(jié)構(gòu)，也呈現(xiàn)越來越復(fù)雜的趨勢(shì)。單級(jí)交換結(jié)構(gòu)如crossbar和簡(jiǎn)單的多級(jí)交換結(jié)構(gòu)如benes，clos等都已經(jīng)無法單獨(dú)滿足大容量的交換需求。于是更大規(guī)模的多級(jí)多平面交換結(jié)構(gòu)得到了更多的應(yīng)用。多級(jí)多平面交換系統(tǒng)整合多個(gè)交換結(jié)構(gòu)和輸入輸出線卡，形成巨大的信息處理能力，可以滿足Tbps級(jí)別的交換需求。
　　 本文主要研究了多級(jí)多平面

2、交換結(jié)構(gòu)中的交換機(jī)制。所謂交換機(jī)制，指的是分組在交換結(jié)構(gòu)中轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)采用的基本數(shù)據(jù)單元格式，主要有定長信元和變長分組兩類，而定長分組交換機(jī)制又可分為邏輯切割分組交換和直接分組交換兩種。不同的交換機(jī)制需要由不同的調(diào)度算法實(shí)現(xiàn)，首先總結(jié)了單級(jí)交換結(jié)構(gòu)中不同交換機(jī)制的實(shí)現(xiàn)算法，并進(jìn)行選擇和改進(jìn)，應(yīng)用到多級(jí)多平面交換結(jié)構(gòu)中。對(duì)應(yīng)用于邏輯切割分組交換機(jī)制的匹配算法PB-iSLIP進(jìn)行改進(jìn)，形成CPB-iSLIP算法，以滿足crossbar結(jié)構(gòu)中集中式

3、匹配的需要。對(duì)應(yīng)用于直接交換分組機(jī)制的輪詢算法RR進(jìn)行改進(jìn)，形成PRR算法，以避免RR算法服務(wù)各VOQ隊(duì)列時(shí)的不公平性，并對(duì)兩種算法進(jìn)行了仿真比較，驗(yàn)證PRR算法時(shí)延特性有所改善。
　　 以DUNE公司的SAND芯片交換架構(gòu)為參考模型，搭建一個(gè)PPS結(jié)構(gòu)的多級(jí)多平面交換結(jié)構(gòu)仿真模型，中間各交換平面為三級(jí)clos交換結(jié)構(gòu)，而clos結(jié)構(gòu)的每個(gè)交換單元是crossbar結(jié)構(gòu)。在此模型中，根據(jù)分布式調(diào)度思想，在各級(jí)應(yīng)用不同的算法來實(shí)現(xiàn)

4、三種不同的交換機(jī)制，主要包括輸入和輸出級(jí)的流量控制算法，輸入級(jí)的負(fù)載均衡算法，中間級(jí)的路由匹配算法，以及信元切割和重組算法等。同時(shí)，在實(shí)現(xiàn)直接交換分組機(jī)制時(shí)，還需要進(jìn)行中間級(jí)硬件模型的改變，采用帶VOQ的CICQ crossbar結(jié)構(gòu)。
　　 對(duì)三種交換機(jī)制的仿真發(fā)現(xiàn)，邏輯切割分組的交換機(jī)制因?yàn)橐?guī)避了定長信元交換機(jī)制時(shí)的信元亂序問題，所以具有較好的時(shí)延特性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)的硬件和算法復(fù)雜度較低，所以我們認(rèn)為邏輯切割分組的交換機(jī)制具有最