基于交叉开关的可扩展交换结构及其调度算法研究

摘要

因特网的迅速发展要求路由器必须不断地提高内部交换能力。交换结构和调度算法作为高性能交换机和路由器的核心技术，其性能直接影响甚至决定了路由交换设备的性能。三级交换结构由于可以将多个小型的交换单元互连在一起，具有良好的模块化及非阻塞特性，比起传统的交换结构能够提供更大的交换能力。这类交换结构已经广泛应用于商用核心路由器中，基于该结构的输入排队调度算法也成为研究热点。但是，由于工程应用千差万别，标准三级交换结构的Clos连接及相应的调度算法不能直接应用于具体工程中，必须对其进行扩展改进才能得到较好的交换性能。统的调度算法是针对交换结构的输入输出端口进行匹配，从而建立各输入模块和输出模块之间的连接，但这是以输出模块个数与交换结构的输出端口个数相等为基础的。当输出模块的个数与交换结构的端口个数不相等时，如果还用传统调度算法的话，就会造成资源浪费，并且无法满足系统容量要求。 本文在研究交叉开关结构和输入排队调度算法的基础上，针对上述应用问题，提出了两种解决方案：捆绑解决方案和拆分平面解决方案。通过理论分析和数学公式推导，提出了改进的三级交换结构的组网方式，并且在单级Crossbar网络调度的研究成果基础上，通过算法改进提出了适用于三级交换结构的调度算法实现方案。最后通过在交换性能仿真平台中进行仿真，得出两种解决方案的性能曲线，经分析，两种方案完全解决了该工程应用面临的问题，系统吞吐率达到100%。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.2.1交叉开关型结构及其调度算法

1.2.2三级交换结构及其调度算法

1.3 本文主要工作

1.4 论文结构安排

第二章 输入排队交换结构调度算法

2.1 并行迭代匹配算法(PIM)

2.1.1 PIM算法

2.1.2 PIM算法性能

2.2 RRM调度算法

2.2.1 RRM算法

2.2.2 RRM算法性能

2.3 SLIP算法

2.3.1 SLIP算法

2.3.2 SLIP算法性能

2.4 多次迭代的iSLIP算法

2.4.1多次迭代的iSLIP算法

2.4.2多次迭代的iSLIP算法性能

2.5 本章小结

第三章 仿真环境的设计与构建

3.1 调度算法性能指标

3.2 系统模型分析

3.3 仿真平台设计实现

3.3.1业务源单元

3.3.2分组对象设计

3.3.3输入输出单元

3.3.4交换单元

3.3.5连接单元

3.3.6调度器单元

3.3.7仿真控制单元

3.4 本章小结

第四章 可扩展交换结构及其调度算法

第五章 结论与展望

致谢

参考文献

研究成果