输入队列交换机集成调度和缓存管理策略

本文介绍了一种基于有限缓存的输入队列交换机的集成调度和缓存管理策略(ISMM),此方案在吞吐量和平均延迟两项性能指标上有了很大改善.     

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.     

面向控制网络的交换机调度机制研究

针对基于虚拟输出排队的输入队列交换机应用于控制网络所存在的诸多困难,提出了一种新的输入队列交换机结构,并根据新的结构设计了一种基于记录矩阵和需求矩阵的信元传输川页序控制方案,以解决交换机中存在的信元行为及时延的不确定性问题。交换机采用两级调度机制,链接调度提供分级服务,交换调度实现端口匹配,以适应控制网络的流量特征。     

输入缓存ATM交换机吞吐量的理论分析

对提高输入缓存ＡＴＭ 交换机的吞吐量提出输入扩展、窗口选择、信元丢失方案三种方案,并对之做出分析、比较。     

iLQF调度算法及其参数的仿真

文章介绍一种无内部阻塞ATM交换结构的输入缓存模型及其缓存信元的iLQF调度算法(即迭代的最长队列优先调度算法),并具体给出该算法的实现方案。通过仿真,分析和确定了交换结构的输入缓存长度和iLQF调度算法的迭代次数对信元丢失率的影响。     

基于轮转算法的缓冲交叉开关调度算法的设计与实现

研究了一种低复杂度、高性能的交换机调度算法——轮转(Round Robin)调度算法及其硬件实现,它是基于缓冲交叉开关交换结构的。缓冲交叉开关交换结构相比于无缓冲的交叉开关交换结构,仅需要简单的调度算法对输入VOQ队列和交叉点缓存输出分别进行调度,这大大简化了调度算法硬件实现的复杂程度,减小了系统延迟。因此,结合轮转算法和缓冲交叉开关交换结构各自的优点,可以设计出高性能的交换机。     

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。     

基于缓存管理的网络编码中继传输方案

针对中继协作无线网络中节点缓存空间有限以及传输和缓存数据包都存在开销等问题进行了研究,提出了一种基于缓存管理的网络编码中继传输方案。在传输过程中该方案以最小化系统开销为目标,考虑多流综合优化问题,利用马尔可夫链对缓存队列进行建模分析。结合编码流速率增加编码机会,获得中继处不同流的缓存阈值,更合理地实现了编码决策。分析与仿真结果表明该方案能有效权衡编码机会和开销,相比其他方案能有效降低时延且提高网络吞吐量。     

ATM交换机输入缓存队列HOL阻塞研究

1.概述在ATM交换机制中,输入缓存无阻塞交换技术成为提高交换效率的一个重要因素。输入缓存交换网的主要问题就是存在HOL(head of line,队头)阻塞,即位于输入缓冲区HOL之后的信元,由于FIFO(first in,first out,先进先出)缓冲区HOL信元的阻塞,既使当前时隙该信元指向的输出端口处于空闲状态,也无法在此时隙参与交换的现象。为了解决这一问题,已经提出了许多排队方法及其调度规则,大致可概括为如下几类:(1)滑动窗口法:在一个信元交换时隙内,依秩观测并处理一个FIFO队列中前K(K>1)个信元,从中选取     

支持组播的输入队列ATM交换机设计及其调度策略研究

目前基于输入队列技术的 ATM交换机的研究日益活跃 .输入队列单播调度算法的研究已经取得了较多研究成果 ,并已得到商业应用 .但输入队列组播调度算法的研究目标主要集中于提高吞吐量 ,而忽略了调度算法对组播流 Qo S的影响 ,如延迟等 .文中提出了一种支持组播功能的输入队列 ATM交换机的设计方案 ,并给出相应的输入队列组播调度算法 ,称为组播最长正则队列优先算法 (ML NQF) .调度算法 ML QNF具有改善吞吐量、满足Qo S需求和公平服务等特点 .     

具有o(N2)复杂性的输入缓冲队列加权调度算法

Internet核心路由器多采用输入缓冲交换矩阵,研究输入缓冲队列的调度算法十分重要。加权调度算法具有较高的性能,但由于硬件实现困难,因此很少得到应用。提出了一种简单的加权高度算法L2QF,该算法采用串行轮询的思想,根据虚拟输出队列的长度依次为每个输入端口选择一个输出端口。L2QF算法具有LQF算法的性能,但复杂性仅为o(N^2)。由于L2QF是所有LQF算法中复杂性最低的算法,而且以叠代的方式的执行,因此易于硬件实现。     

一种支持DiffServ模型的全分布式调度算法

调度算法设计对于网络路由设备实现区分服务(DiffServ)模型的单跳行为(per hop behavior,简称PHB)至关重要.现有支持DiffServ模型的调度算法普遍基于输出排队(output queued,简称OQ)或是输入排队(input queued,简称IQ)交换结构进行设计,均无法在高速环境下提供高性能的调度.基于联合输入/交叉节点排队(combinedinput-crosspoint-queued,简称CICQ)交换结构提出一种支持DiffServ模型的全分布式调度算法DDSS (distributed DiffServ supporting scheduling),并通过理论分析对其公平性进行了验证.DDSS算法采用基于预约带宽的逐级流量控制机制实现所有预约带宽在快速转发(expedited forwarding,简称EF)业务与确保转发(assured forwarding,简称AF)业务之间的分配,采用优先级调度机制为EF业务提供低延迟服务,算法复杂度为O(log N).仿真结果表明,DDSS算法具有良好的时延性能和公平特性,与现有算法相比,能够更好地支持DiffServ模型.     

Designing and implementing a fast crossbar scheduler

Crossbar switches frequently function as the internal switching fabric of high performance network switches and routers. However, for fairness and high utilization, a crossbar needs an intelligent, centralized scheduler. We describe the design and implementation of a scheduling algorithm for configuring crossbars in input queued switches that support virtual output queues and multiple priority levels of unicast and multicast traffic. We carried out this design for Stanford University's Tiny Tera prototype, a fast, label-swapping packet switch. Its scheduler, designed to configure a crossbar once every 51 ns, implements the ESLIP scheduling algorithm, which consists of multiple round-robin arbiters     

一种输入排队交换结构的自适应包切分策略

针对传统的输入排队交换结构的数据包切分策略带宽利用率低、灵活性差等缺点,提出一种自适应包切分策略。新策略利用集中式调度的同步特性,在调度过程中通过输入端的队列状态来确定切分单元的大小,并动态调整算法匹配时间,有效地减少了填充字节和系统所需加速比。仿真分析表明,与现有的包切分策略相比,采用自适应策略的交换结构更能适应实际网络环境,且具有良好的时延性能。     

缓冲交叉开关交换结构多播调度算法研究

高性能核心交换设备多播调度受到越来越多的关注·交叉开关结构下的多播调度方案或者性能较差,或者过于复杂,难于应用在高速交换场合·为此,提出一种面向多播的多输入队列缓冲交叉开关体系结构·将多播调度分解为信元分派、输入调度、输出调度3个可分布式并行执行的子问题,并设计了相应的调度算法,降低了算法复杂性·实验结果表明,交叉点缓冲区容量与输入队列数量对多播性能都具有很大的影响·在突发流量到达下,与单多播输入队列的体系结构相比,无论是采用O(1)复杂度的HA-RR-RR还是复杂度更高的调度算法,均能显著提高系统吞吐性能·     

On the Integration of Unicast and Multicast Cell Scheduling in Buffered Crossbar Switches

Internet traffic is a mixture of unicast and multicast flows. Integrated schedulers capable of dealing with both traffic types have been designed mainly for Input Queued (IQ) buffer-less crossbar switches. Combined Input and crossbar queued (CICQ) switches, on the other hand, are known to have better performance than their buffer-less predecessors due to their potential in simplifying the scheduling and improving the switching performance. The design of integrated schedulers in CICQ switches has thus far been neglected. In this paper, we propose a novel CICQ architecture that supports both unicast and multicast traffic along with its appropriate scheduling. In particular, we propose an integrated round-robin-based scheduler that efficiently services both unicast and multicast traffic simultaneously. Our scheme, named multicast and unicast round robin scheduling (MURS), has been shown to outperform all existing schemes under various traffic patterns. Simulation results suggested that we can trade the size of the internal buffers for the number of input multicast queues. We further propose a hardware implementation of our algorithm for a 16 times 16 buffered crossbar switch. The implementation results suggest that MURS can run at 20 Gbps line rate and a clock cycle time of 2.8 ns, reaching an aggregate switching bandwidth of 320 Gbps.     

基于三级存储阵列缓存高速数据包及性能分析

高速网络设备一般需要大容量高速数据包存储器来缓存收到的数据包.但以目前的存储器工艺水平很难实现这样的存储器,从而限制了整个网络的发展.提出一种新型的三级存储阵列结构可以成功解决数据包存储器的容量和带宽问题,理论上可以实现任意高速数据包的缓存.使用"最关键队列优先"算法完成对三级存储阵列的管理,证明了使用该算法能够保证数据包的无时延调度输出,并且其所需的系统规模最小,同时推导出系统规模的上、下限.最后给出三级存储阵列的一种可实现方案,从而使该结构易于硬件实现.