一种抗突发分布式循环调度算法的设计与分析

输入队列因具有良好的可扩展性而广泛应用于高速交换结构和路由器中，但输入队列需要精心设计调度算法以获取较好的性能．iSLIP算法因其简单性和并行性而得到广泛的研究，但现有的iSLIP（iterative SLIP）算法在突发流量和非均匀流量下的负荷延迟性能较差．本文针对突发业务流，在基于优先级调度算法的思想上，提出了调度决策双重门限的概念，并且根据其设计出双门限循环调度算法-iADT（iterative Algorithm with Dual Thresholds）．仿真结果表明，iADT不仅在均匀流量下是稳定的，在非均匀流量和突发流量下的延迟性能均远好于现有的iSLIP算法．     

队列长度加权服务的输入排队交换结构匹配算法

针对输入排队交换结构调度问题,提出了队列长度加权服务匹配的思想.基本思路是匹配求解基于实现极大匹配的并行迭代算法,但对于每一个输入输出匹配,一次可以保持超过一个时隙的一段时间,其长度为对应的虚拟输入队列长度的加权函数.依据这一思想,设计了一种基于轮转仲裁器的队列长度加权服务匹配算法.通过实现复杂性的分析与性能评估,给出了优选的权重函数.所提方案以极大尺寸匹配算法近似的复杂性,取得与极大权重匹配算法近似的性能,在非均匀流量模式下也能达到接近100%的吞吐效率,明显优于iSLIP和EiSLIP算法,适合于高性能输入排队路由器的应用.     

Crossbar输入排队调度算法的研究

研究高效易于硬件实现的队列调度算法的目的是为了提高交换系统吞吐率和降低延迟。在阐述输入排队、HOL阻塞、虚拟输出队列等概念的基础上，对MSM、PIM、RRM、iSLIP等调度算法进行了系统的比较，研究表明iSLIP算法是一种性能良好、实现简单的算法。     

一种高速crossbar调度算法及其性能分析

分析了高速crossbar调度算法iSLIP在处理突发业务时性能严重恶化的原因。结合LQF/iLQF算法的思想,提出了又一种输入排队crossbar调度算法iPGQM。仿真结果表明:该调度算法在均匀业务流量下和iSLIP算法的性能基本相同;在突发业务的条件下,iPGQM算法具有更好的抗突发特性;特别在重负载的条件下,与iSLIP算法相比,不仅具有更高的吞吐量,而且平均延迟降低了10%左右。     

iSLIP算法的指针更新方式

iSLIP算法要求仅在第1次迭代后更新指针,以避免连接饿死,但该指针更新方式在某些流量下会造成网络阻塞。通过理论分析和ESL建模仿真,评估在实际网络流量随机的情况下,每次迭代更新指针时的算法性能,结果表明每次迭代更新指针不会导致链接饿死,其性能在伯努利流量和on-off流量下与仅在第1次迭代时更新指针的性能相当。     

一种优化指针策略的输入排队调度算法

针对FIRM（fcfs in round-robin matching）算法在处理非均匀业务时,延时和丢包性能出现缺陷的问题,在FIRM算法的基础上设计并实现了一种优化指针策略的low—FIRM（longest oldest weighted FIRM）算法。该算法根据队列长度和队首信元等待时间的权值修改输入端口的轮询指针。使得权值大的队列趋于优先服务,从而优化了在非均匀业务下的调度性能。接着给出了low—FIRM算法的性能分析和仿真,与iSLIP（iterative round—robin matching with slip）算法、FIRM算法进行了比较。仿真结果表明,low—FIRM与经典算法相比,在均匀业务下的性能近似,而在非均匀业务下性能有了较大的提升。     

时隙间迭代的输入队列交换机Round-Robin调度算法

输入队列因具有良好的可扩展性而广泛应用于高速交换机和路由器中,但输入队列需要精心设计调度算法以获取较好的性能.Round-Robin算法因其简单性和并行性而得到广泛的研究,但现有的Round-Robin算法在突发流量和非均匀流量下的负荷-延迟性能较差.提出了调度决策在时隙间进行迭代的思想,并利用队列长度具有随机性的特点设计了能近似最大匹配的Round-Robin算法--iSLOT.仿真结果表明,iSLOT不仅在均匀流量下是稳定的,在非均匀流量和突发流量下的吞吐率及延迟性能均远好于现有的Round-Robin算法.     

基于多FIFO输入队列交换结构的迭代匹配算法性能分析与比较

对于输入端口具有单FIFO（先入先出）队列的输入缓冲交换机（如ATM）,影响交换吞吐率的主要因素是信头阻塞（HOL）。文章给出了输入端口具有多FIFOl队列的信元交换机结构,阐述了PIM、iSLIP、iLRU、iLQF等多种迭代匹配算法,并对它们的性能进行了分析和比较。     

自相似流量下自适应AQM算法性能研究

针对目前网络流量存在的自相似特性,提出了一种自相似流量下的主动队列管理算法--IARED算法.该算法首先根据网络流量的自相似和长相关特性,利用自相似流量的自相关函数来设置平均队列长度计算公式的权值,再根据当前平均队列长度与目标队列长度变化率和当前平均队列长度与上一时刻平均队列长度变化率两个参数来动态调整最大包丢弃概率.仿真实验结果表明,该算法能很好地适应自相似网络的流量变化,可以很好地控制队列长度,降低丢包率和保持较低的排队延迟.     

iSLIP调度算法研究及其实现

目前，为提高交换系统吞吐率，设计开发高性能网络交换机或路由器内部交换结构的技术已趋成熟．但易于在硬件中实现的、高效的队列调度算法仍然是一项值得研究的重要技术．文章首先讨论了对于输入缓冲采用FIF0队列交换系统，其吞吐率主要受HOL队首阻塞的影响．然后研究了iSLIP调度算法的基本原理、迭代仲裁步骤及它在硬件中的实现．针对硬件交换转发判决这一关键问题，给出了在输入队列交换机中采用虚拟输出队列的交换结构和多优先级调度算法的硬件实现方案．最后，对isLIP算法的性能进行了分析比较，证明isLIP算法的实现方案不仅实现简单，而且具有良好的特性．     

高效的Crossbar仲裁算法--ISP

交换开关是高性能路由器的核心,目前高性能骨干路由器一般采用基于输入队列的ｃｒｏｓｓｂａｒ交换开关。高效的ｃｒｏｓｓｂａｒ仲裁算法对路由器设计十分重要,文中提出一种轮询与Ｒｏｕｎｄ Ｒｏｂｉｎ相结合的仲裁算法－ＩＳＰ（Ｉｎｐｕｔ Ｓｅｒｉａｌ Ｐｏｌｌｉｎｇ）。轻负载时ＩＳＰ算法与ｉＳＬＩＰ算法性能相当,重负载时ＩＳＰ算法在宽带利用率、信元平均延时和公平性等方面优于ｉＳＬＩＰ算法,ＩＳＰ算法实现简单     

一种交叉点小缓存CICQ交换机高性能调度算法

CICQ（combined input crosspoint queued/queuing）结构具有内部无需提速及输入和输出的分组调度可以分布并行执行的优点,使用RR（round robin）算法在高性能交换机设计中具有独特优势.然而,CICQ交换机使用RR算法在非均匀流量下不能达到100%的吞吐率. RR-RR算法在非均匀流量下性能有两个关键因素组成：中央缓存容量大小和输入端长队列未能及时服务导致的服务损失.基于理论分析,提出了一种小缓存高性能调度算法,仿真结果表明,即使在1个信元缓存的情况下新算法在均匀与非均匀流量下均能达到100%吞吐率.新算法仅具有O（1）的复杂度,保持了RR-RR算法简单有效特性,同时克服了RR-RR算法在非均匀流量下的不稳定性.     

一种支持QoS的多级交换网络调度算法

现有MSM多级交换结构在非均匀业务源下性能不高.在深入分析多级交换网络内部拥塞控制理论的基础上,提出了一种中间级带缓存的多级交换结构-CB-3Clos结构及信用分发模式下基于背压的流控策略.通过理论分析了中间级负载分配算法应该满足的条件,给出了一种能够有效支持QoS的简单的类iSLIP调度算法-RGA算法.仿真结果表明:与现有的CRRD算法相比,RGA算法具有与业务源模型无关的高吞吐量特性,并在不均衡业务源模型下具有较好的时延性能.     

支持多优先级分组交换调度算法研究及其调度器设计

输入缓存交换结构的特点是缓存器和交换结构的运行速率与端口速率相等、实现容易,但存在队头阻塞。如果采用虚拟输出排队方法和适当的分组调度算法可予以消除,使吞吐率达到100%。文章首先研究讨论了并行迭代匹配算法,滑动迭代匹配调度算法的基本原理、迭代仲裁步骤及其硬件实现;对高速分组交换调度算法的性能进行了分析比较。然后给出了在高速输入队列交换机中实现多优先级调度算法的调度器设计与实现方案。经设计实现证明高速分组交换调度算法不仅硬件实现简单,而且具有良好的特性。     

一种支持DiffServ模型的CICQ调度策略

结合大规模接入汇聚路由器需要对不同汇聚业务流进行不同的处理这一实际需求，基于CICQ交换结构，该文给出了一种支持DiffServ模型的调度策略(DS)，该算法以“节点行为”方式对业务流进行调度。和以往算法相比，DS采取了分布式的控制策略，并且具有较低的时间复杂度，工程上更易实现。仿真结果表明，DS不仅能够为EF和AF业务提供带宽保证，而且具有良好的时延性能。