多級多平面交換結(jié)構(gòu)的交換機制研究.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。單級交換結(jié)構(gòu)如crossbar和簡單的多級交換結(jié)構(gòu)如benes，clos等都已經(jīng)無法單獨滿足大容量的交換需求。于是更大規(guī)模的多級多平面交換結(jié)構(gòu)得到了更多的應(yīng)用。多級多平面交換系統(tǒng)整合多個交換結(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級別的交換需求。
　　 本文主要研究了多級多平面

2、交換結(jié)構(gòu)中的交換機制。所謂交換機制，指的是分組在交換結(jié)構(gòu)中轉(zhuǎn)發(fā)時采用的基本數(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。不同的交換機制需要由不同的調(diào)度算法實現(xiàn)，首先總結(jié)了單級交換結(jié)構(gòu)中不同交換機制的實現(xiàn)算法，并進行選擇和改進，應(yīng)用到多級多平面交換結(jié)構(gòu)中。對應(yīng)用于邏輯切割分組交換機制的匹配算法PB-iSLIP進行改進，形成CPB-iSLIP算法，以滿足crossbar結(jié)構(gòu)中集中式

3、匹配的需要。對應(yīng)用于直接交換分組機制的輪詢算法RR進行改進，形成PRR算法，以避免RR算法服務(wù)各VOQ隊列時的不公平性，并對兩種算法進行了仿真比較，驗證PRR算法時延特性有所改善。
　　 以DUNE公司的SAND芯片交換架構(gòu)為參考模型，搭建一個PPS結(jié)構(gòu)的多級多平面交換結(jié)構(gòu)仿真模型，中間各交換平面為三級clos交換結(jié)構(gòu)，而clos結(jié)構(gòu)的每個交換單元是crossbar結(jié)構(gòu)。在此模型中，根據(jù)分布式調(diào)度思想，在各級應(yīng)用不同的算法來實現(xiàn)

4、三種不同的交換機制，主要包括輸入和輸出級的流量控制算法，輸入級的負載均衡算法，中間級的路由匹配算法，以及信元切割和重組算法等。同時，在實現(xiàn)直接交換分組機制時，還需要進行中間級硬件模型的改變，采用帶VOQ的CICQ crossbar結(jié)構(gòu)。
　　 對三種交換機制的仿真發(fā)現(xiàn)，邏輯切割分組的交換機制因為規(guī)避了定長信元交換機制時的信元亂序問題，所以具有較好的時延特性，同時實現(xiàn)的硬件和算法復(fù)雜度較低，所以我們認為邏輯切割分組的交換機制具有最