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。     

一种适合于多播和单播的集成调度算法

具有输入队列结构的路由器或交换机内部交换可以工作在线路速率上，适应了高速网络交换的要求，但现有输入队列调度方案将单播和多播流量分开考虑，使用不同的交换结构和调度算法，不适合网络中多播流和单播流并存的实际情况．该文提出一种不区分多播、单播分组，遵循同一入队策略和同一调度规则的集成调度算法EOPF、(Extented Oldest Port First)．仿真实验表明EOPF算法在各种多播和单播负载组成比例下始终保持高吞吐率，并能在全单播流量下达到100％吞吐率，适合于多播、单播混合存在的网络流量。     

基于Crossbar交换结构的虚输出队列研究

交换结构及队列调度算法是影响交换机性能的主要因素。此文对基于C rossbar结构的虚输出队列（VOQ）模型从交换结构、 排列模型、实现原理、吞吐率和调度算法方面进行了分析和研究，为构造高带宽的交换机提供了有意义的结论。     

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。     

基于双轮转指针的输入与交叉点联合排队型(CICQ)交换结构调度算法

CICQ交换结构因具有良好的分布式调度特性而成为构建太比特（Tb／s）级以上交换机的一种理想选择．轮转型调度算法因硬件实现的简单性而得到广泛的研究，尽管此类型的调度算法在均匀流量下具有较高的吞吐率，然而在非均匀的流量下其性能则明显下降．指出了已有轮转型算法在非均匀流量下性能下降的原因，提出了一类基于双指针的轮转型调度算法，即每个输入调度器均有两个轮转指针（主指针和辅助指针）．主指针对应的队列具有最高的调度优先级，算法可以根据各个队列的状态动态决定何时更新主指针。当主指针对应的队列被流控机制阻塞时，将根据辅助指针依次公平服务其他队列．实验结果表明，基于双指针的调度算法可以显著提高CICQ交换机在非均匀流量下的性能．     

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。     

输入缓冲交换开关的多步调度策略

输入缓冲交换开关已经在越来越多的ATM交换机和高性能路由器中使用.对于独立的信元到达,VOQ(virtual output queueing)技术与LQF(1ongest queue first)和OCF(oldest cell first)等加权调度算法的结合使用可以使利用交换开关的吞吐率达到100%.然而LQF和OCF等加权调度算法过于复杂,无法用硬件实现.提出了多步调度策略,使得用硬件实现加权调度算法成为可能.在该策略下,对于独立的信元到达,LQF算法仍可以达到100%的利用开关吞吐率,并具有良好的     

混合优化的CICQ交换结构调度算法

联合输入端和交叉点排队（CICQ）的Crossbar是一种性能优于传统结构的交换结构,对CICQ交换结构的特点进行了讨论并提出一种新的混合优化调度（HOPS）算法,算法在输入端调度时采取混合优化的策略,首先尽力保证系统的吞吐率性能,然后根据长队列优先的原则优化系统的时延性能。算法以轮询调度为基础,最多只在输入端进行一次比较操作,其算法复杂度仅为O(1),实现简单。通过流体模型证明该算法对满足强大数定律的许可输入流量能够达到100%的吞吐率性能。仿真结果进一步表明HOPS调度算法在各种流量模型下都能稳定运行,且具有良好的时延和吞吐率性能。     

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。     

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·     

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。     

一种交错编码的多重门限调度算法

提出一种交错编码的多重门限调度算法(interleaving coded multi-threshold scheduling,简称ICMTS).该算法将前、后级队列门限标记交错编码作为权值表征输入调度过程前、后两级队列的整体调度需求,根据交错编码的权值对前级虚拟输出队列进行优化调度判决,并通过多重门限机制降低算法的硬件资源开销.采用流模型证明当加速因子为2时,ICMTS算法可获得100%的吞吐量,并给出ICMTS算法的工程简化设计方案,复杂度为O(logN).仿真仿真结果表明,采用ICMTS算法的工程简化方案即可获得比现有算法更优的调度性能.     

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。     

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．     

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。     

带输入队列并行交换的负载平衡分析

并行交换是新兴的交换技术,基于该技术能够利用小型交换模块来构建大容量的交换系统,例如太比特或更高容量的交换机.把带输入队列的并行交换称为带缓存并行交换(buffered parallel switch,简称BPS),重点研究其中并行且独立工作的交换模块之间的负载平衡问题.从不同角度出发,提出两种负载平衡的定义.基于两种定义,分别分析了BPS负载平衡的条件并提出分布式调度算法族.最后,提出一种简单而有效的调度算法,该算法能在无加速比BPS中同时满足两种定义,仿真实验结果表明了该算法的有效性和良好性能.另外,就算法的工程实现进行了讨论.     

一种基于输入队列的交换机快速会聚调度算法

随着网络带宽需求的增加,高性能交换机的地位日趋重要。交换机包括3个部分:(1)在输入端口保存到达此端口的信元的输入缓冲。(2)在输出端口保存将要发送的信元的输出缓冲。(3)调度输入信元到所需输出端口的调度模块。当由多个输入端口要求输出到同一输出端口的时候由此调度算法来裁决一个输入输出对。一般而言,交换机的性能很大一部分取决于这一调度算法的性能,但并不希望这一调度算法成为交换机性能的瓶颈。该文讨论了许多近年来常用的算法,在此基础上同时提出一种新的的调度算法。通过计算机模拟结果可以看出这种算法具有更高的效率,更快的会聚速度。