大容量交换机多级交换结构及其调度算法的研究与设计

摘要

随着因特网和宽带通信技术的高速发展，因特网的信息流量和设备的数量以惊人的速度增长，同时传输技术的长足发展使得传输容量大幅度提高。交换机和路由器是架构因特网的主要互连设备，因而对交换机和路由器提出了更高的要求。高速、高性能的交换机和路由器是实现高速骨干网并决定其性能的关键所在。 本文首先介绍了三级Clos网络的应用以及无阻塞条件，在此基础上提出了基于三级Clos网络大容量分组交换机的体系结构，并且分析了交换机的数据流程，输入控制器和输出控制器的帧处理，以及集中调度器的功能结构。 本文详细讨论了集中调度器的逻辑结构以及分组调度策略的设计。集中调度器在交换机设计中处于中心位置，是整个交换机协调工作的关键。本文提出了一种基于帧的双重匹配调度策略，该策略分为模块级匹配和端口级匹配两部分，采用启发式并行匹配算法进行路由，采用本文根据iSLIP输入排队调度算法提出的E-iSLIP算法进行调度。E-iSLIP算法采用竭力服务策略和优先级概念，可以改善算法在突发流量下的性能。在这些设计思想的指导下，本文对E-iSLIP算法进行了性能仿真，仿真结果表明，与iSLIP算法相比，E-iSLIP算法在突发流量下的性能有明显改善，在均匀流量下是稳定的，而且采用了优先级的E-iSLIP算法比未采用优先级之前具有更好的公平性。