[发明专利]用于调度包和/或信元的方法和设备

说明书

技术领域

本发明总的涉及输入缓冲交换机中包和/或信元的调度，更具体地，涉及使用并行交换单元的包和信元交换设备方法。在使用并行交换单元的交换系统中，通过增加每时间段的被调度包和/或信元的数目，提高交换性能。

背景技术

关于大型包交换机和路由器的设计，现有技术中公知的是，在提供高交换效率时，纯输出缓冲策略不是随着交换机维度变大而可升级的。这主要是因为要求交换核心的操作比各个交换端口快与端口数目相当的系数倍。由于该原因，大容量交换机通常是“输入缓冲”类型，其中，输入和输出端口模块通过交换单元如交叉开关(Crossbar)互连。为了克服输入缓冲器队头阻塞现象，每个输入端口处的缓冲器被组织成输入队列组，并且每个输入队列专用于去往特定输出端口的包。

一个普通的输入队列交换机具有N个输入端口和M个输出端口，此处N和M是整数值，其中，每个输入端口针对每个输出端口使用一个输入队列，因此总共有N×M个输入队列。调度器标识一组匹配的输入/输出对，在该输入/输出对之间，包或信元通过交换单元无冲突地传输。该交换机的吞吐效率依赖于调度算法的效率。由于该原因，目前业内采用了基于各种形式的次最优启发式的各种调度算法。

在输入队列的交换机中，用于调度业务的三种熟知的启发式算法是：并行迭代匹配(PIM)、轮转匹配(RRM)和iSLIP。这些算法中的每个算法通过努力挑选无冲突的输入/输出对组来试图最大化匹配效率，并且，通常执行多次连续迭代以提高匹配效率。

PIM方法包括三个步骤：请求、授权和接受。在请求步骤，N×M个输入队列发送请求给输出端口。在授权步骤，每个输出端口随机地授权所收到的请求中的一个请求并且将结果通知每个输入端口。一个输入端口可收到来自输出端口的许多授权，但是仅仅接受随机选择的一个授权。因此，PIM方法这样操作，即通过在第一输出仲裁(授权步骤)阶段中针对每个输出端口随机选择候选输入。于是，在第二输入仲裁(接受步骤)阶段中，通过采用类似的随机化策略，该系统解决了针对每个输入可选择的多个输出之间的冲突。

RRM方法以与PIM方法类似的输出和输入仲裁阶段顺序来实现相同的目的，除了选择是通过使用每个输出和输入端口处实现的轮转仲裁指针以确定性方式作出的之外。

iSLIP方法以类似于RRM的方式操作，除了输出和输入轮转指针的移动取决于成功的匹配之外，而在RRM的情况下输出和输入轮转指针的移动是无条件的。代表性的iSLIP方法在授予Nicholas McKeown的美国专利5,500,858号中具体描述。

在传统的交换设备中，必须解决资源仲裁。在授予Charles Thacker的美国专利5,267,235号中具体描述了这样一种传统的资源仲裁方法，藉此，实现请求者与服务者之间的快速的一对一匹配，从而每个服务者优选以随机方式选择一个请求者。

在授予Man Soo Han等人的美国专利6,633,568中描述了另一调度算法，从而描述了二维轮转调度算法，其中，在输入缓冲交换机中作出多个选择。

在授予Hiroshi Suzuki等人的美国专利6,813,274中描述了又一调度算法，其通过允许每个输入多个接受，努力解决传统调度方法仅仅允许每个输入端口一个接受的问题。

对于这些传统调度算法中的每个调度算法，在许多输出端口为同一输入端口生成授权时存在同步问题。这些算法通过执行多次连续迭代来努力使匹配效率最大化，并且在最坏的情况下，该算法必须重复N次以使N×M交换机收敛。而且，就每时间单元的调度决策而言，这些多次迭代降低了交换性能。

本发明涉及克服或者至少减少一个或多个上述问题的影响。

发明内容

根据本发明的至少一个方面，提供了在交换机中调度数据的方法，该交换机包括多个输入端口、多个交换单元和多个输出端口，其中每个输入端口都具有至少一个输入队列。该方法包括：a)每个输入端口生成向在输入端口等候的数据将发往的每个输出端口输出数据的请求，其中，该请求标识用于将数据从对应的输入端口传送到对应的输出端口的多个交换单元中的一个交换单元，多个交换单元中被标识的一个交换单元根据第一优先级方案标识。该方法还包括：b)每标识的交换单元、每输出端口地向步骤a)中生成的请求授权访问，该授权基于第二优先级方案。该方法还包括：c)每交换单元、每输入端口地接受授权，该接受基于第三优先级方案。该方法还包括：d)基于接受的授权，利用在接受的授权中标识的对应的交换单元，将数据从相应的输入端口输出到相应的输出端口。