具有節(jié)點(diǎn)緩存的交換結(jié)構(gòu)性能研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域和客戶(hù)人群的擴(kuò)大，業(yè)務(wù)需求的不斷推陳出新，以及網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)復(fù)雜性的大幅度增加，提高網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備的應(yīng)用性能和數(shù)據(jù)處理能力的需求日益迫切。Crossbar交換結(jié)構(gòu)具有調(diào)度算法簡(jiǎn)單和性能良好的特點(diǎn)，該結(jié)構(gòu)迅速成為交換結(jié)構(gòu)的中堅(jiān)力量，廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)核心層的業(yè)務(wù)支撐。Crossbar交換結(jié)構(gòu)有Bufferless Crossbar和Buffered Crossbar兩種結(jié)構(gòu)。Buffered Crossbar可以分離信元輸入和輸出

2、端口，輸入端口和輸出端口的信元調(diào)度是相互獨(dú)立的，在犧牲一些緩存空間的硬件開(kāi)銷(xiāo)的條件下可以提供更加優(yōu)良的數(shù)據(jù)交換能力，在片上系統(tǒng)上應(yīng)用更為廣泛。一個(gè)性能良好的交換結(jié)構(gòu)應(yīng)該在最大化系統(tǒng)性能的同時(shí)有效降低硬件開(kāi)銷(xiāo)和提高緩存使用率。
　　Buffered Crossbar交換結(jié)構(gòu)內(nèi)部整體緩存空間大小與交換結(jié)構(gòu)的端口數(shù)目的平方N2成正比，這在高速交換網(wǎng)絡(luò)中的硬件實(shí)現(xiàn)帶來(lái)了一定困難。網(wǎng)絡(luò)中實(shí)際流量是不均勻分布的，某些交叉節(jié)點(diǎn)上的緩存空間使用率

3、較低。本文的研究重點(diǎn)是一種帶共享緩存的Buffered Crossbar(BCSB)交換結(jié)構(gòu)，它為每個(gè)輸入端口提供一定的共享緩存空間，可以有效降低交換結(jié)構(gòu)的硬件開(kāi)銷(xiāo)，并且提高緩存使用率。首先，文章對(duì)交換結(jié)構(gòu)的發(fā)展背景進(jìn)行系統(tǒng)的闡述，并著重分析了CICQ交換結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及相關(guān)算法研究，研究了CICQ交換結(jié)構(gòu)中交叉節(jié)點(diǎn)上獨(dú)立緩存空間大小對(duì)系統(tǒng)整體性能的影響；其次，介紹了帶共享緩存的Buffered Crossbar結(jié)構(gòu)的整體構(gòu)成，分析了這種結(jié)

4、構(gòu)進(jìn)行信元交換的詳細(xì)過(guò)程。本文研究的重點(diǎn)是基于帶共享緩存的Buffered Crossbar結(jié)構(gòu)中調(diào)度算法，是在無(wú)共享緩存Buffered Crossbar結(jié)構(gòu)中使用的算法的基礎(chǔ)上，針對(duì)該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)進(jìn)行了一定的改進(jìn)，并提出SSF-LSF算法，仿真證明算法在自相似業(yè)務(wù)流量中具有良好的時(shí)延以及吞吐率性能。
　　最后，對(duì)多播信元調(diào)度的算法進(jìn)行了相關(guān)研究，先對(duì)已有的算法做了簡(jiǎn)單總結(jié)和分析，分別從信元分派、輸入端口信元調(diào)度和輸出端口信元調(diào)度