Torus交換結(jié)構(gòu)中對多優(yōu)先級業(yè)務(wù)交換性能的研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用逐步深入人們工作和生活,各類基于網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)發(fā)展迅速.這對IP核心網(wǎng)絡(luò)中的路由器提出了更高的要求:一方面要求路由器具備大容量數(shù)據(jù)交換能力;另一方面,各種不同的業(yè)務(wù)(如個人、企業(yè)級的不同應(yīng)用)對服務(wù)質(zhì)量有著不同的需求,要求路由器能進(jìn)行區(qū)分服務(wù).Torus多維交換結(jié)構(gòu)是一種靈活的、可擴(kuò)展的大容量交換結(jié)構(gòu),是對新一代大容量核心路由器-T比特路由器的交換結(jié)構(gòu)的研究方向之一. 在傳統(tǒng)的交換結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域,對多優(yōu)先等級業(yè)務(wù)的區(qū)

2、分服務(wù)主要依賴交換結(jié)構(gòu)中的優(yōu)先資源調(diào)度.由于Torus交換結(jié)構(gòu)的特殊性,內(nèi)部路由算法在系統(tǒng)的交換性能(吞吐量和時延)上起著決定性作用.本文主要研究了Torus交換結(jié)構(gòu)中支持多優(yōu)先等級業(yè)務(wù)的內(nèi)部路由算法及其對交換性能的影響. 文中提出了優(yōu)先象限路由(PQR,Priority Quadrant Routing)算法.它是一種在'Torus交換結(jié)構(gòu)中支持多優(yōu)先等級業(yè)務(wù)的無死鎖的內(nèi)部路由算法,能支持對時延有不同要求的多種業(yè)務(wù).在n維的T

3、orus交換結(jié)構(gòu)中,PQR算法可以支持n+1個不同優(yōu)先等級的業(yè)務(wù).算法的核心思想是根據(jù)分組的源目節(jié)點(diǎn)對的坐標(biāo),將n維Toms交換網(wǎng)絡(luò)分成n+1個不同優(yōu)先等級的象限,對不同的業(yè)務(wù)根據(jù)其優(yōu)先等級進(jìn)行區(qū)分路由.算法中規(guī)定高優(yōu)先等級業(yè)務(wù)(實(shí)時業(yè)務(wù))只能在最短路徑上路由,而低優(yōu)先等級業(yè)務(wù)(準(zhǔn)實(shí)時業(yè)務(wù)和非實(shí)時業(yè)務(wù))則可以繞開熱點(diǎn)資源,在較長路徑上路由到達(dá)目的節(jié)點(diǎn).PQR算法能保證實(shí)時業(yè)務(wù)的短時延要求.同時,由于業(yè)務(wù)可以分散到非最短路徑上,提高了交換

4、結(jié)構(gòu)的吞吐量. 同時,為了保證在不同業(yè)務(wù)模式(Traffic Pattern)下交換結(jié)構(gòu)的吞吐量,文中還提出了業(yè)務(wù)均衡的優(yōu)先象限路由(Pfiority Quadrant Routing with Load:Balance,PQR-LB)算法.該算法的核心思想是,可以根據(jù)當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載狀態(tài)對較低優(yōu)先等級的業(yè)務(wù)進(jìn)行自適應(yīng)路由,使業(yè)務(wù)路由到負(fù)載相對較低的鏈路上.該算法相比于PQR算法,在不均衡的業(yè)務(wù)模式下也能達(dá)到較高的吞吐量,并保證實(shí)

5、時業(yè)務(wù)的短時延. 文章的結(jié)構(gòu)如下. 第一章介紹了T比特路由器和Torus交換結(jié)構(gòu),說明了蟲孔路由交換方式和虛通道流控制方式,以及多虛網(wǎng)絡(luò)的概念. 第二章分析了在Torus交換結(jié)構(gòu)模型下的內(nèi)部路由和路由死鎖問題. 第三章中提出PQR算法的核心思想和流程.描述了PQR算法所支持的多優(yōu)先級業(yè)務(wù)模型,說明了優(yōu)先象限的劃分方法,并給出了PQR算法的選路約束條件和路由方程,以及PQR的無死鎖證明.根據(jù)路由方程,說明了不

6、同優(yōu)先級業(yè)務(wù)的區(qū)分路由和PQR算法的流程. 第四章中提出了PQR-LB算法.分析了不均衡的業(yè)務(wù)模式對Torus的負(fù)載和交換性能的影響,提出了根據(jù)當(dāng)前業(yè)務(wù)負(fù)載進(jìn)行自適應(yīng)選路的PQR-LB算法,并說明了算法對阻塞業(yè)務(wù)的處理以及流程;說明了PQR-LB算法所采用的兩級調(diào)度機(jī)制,并給出了對多優(yōu)先等級業(yè)務(wù)的區(qū)分調(diào)度策略. 第五章對兩種算法的仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析.與現(xiàn)有算法進(jìn)行了比較,分析了它們對系統(tǒng)的吞吐量、時延以及業(yè)務(wù)均衡的影響,