[发明专利]一种端口带宽保证的包交换芯片及实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及数据通信领域，尤其涉及包交换芯片中实现端口带宽保证的的技术。 

背景技术

包交换芯片中的端口例如以太网端口都有这样的特性，一旦开始发送报文头，需要内部的调度单元以端口同样的速率，持续不断的调度这个报文的剩余部分数据，传送给这个端口，一旦内部的调度速率跟不上，端口就会发生下溢的错误，导致一个完整的报文被分割成2个或者2个以上的报文，在对端设备接收的时候被丢弃。 

进一步的，当有多个不同速率的端口时，而且这些不同速率的端口有多种组合方式，例如对于一个交换容量为88Gbps的包交换芯片上，只要能容纳88Gbps的交换容量的端口组合都是可行的，如可以有48个千兆端口和4个万兆端口的组合，也可以组合成4个万兆加4个万兆的模式，需要保证不同组合方式下每个端口的带宽。 

在传统的包交换芯片中，一种办法是通过设计特定的MMU(存储器管理单元)来实现端口的带宽保证，实现起来非常复杂，而且只能根据某种特定的端口组合方式设计特定的MMU，如果端口组合方式发生变化，需要另外设计MMU，或者说需要重新设计一个芯片，例如专利US 6335932B2的设计方法。 

另外一种办法是每一个端口对应一个调度器来保证端口的带宽，这种方式会导致芯片的面积随着端口数的增加而呈线性增加，导致芯片面积大大增加和芯片的成本增加。 

专利US 6732199 B1采用的也是类似时分复用的机制，但是一方面这个专利是基于整个数据包的调度，粒度太大，不适合作为端口级的调度，另一方面更重要的是调度器需要一个高速查找逻辑来及时更新Calendar中的内容和状态，此外对不同的队列或者端口需要额外的寄存器配置该队列或者端口占用的时隙顺序和个数。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种端口带宽保证的包交换芯片以及在包交换芯片中实现端口带宽保证的方法，它采用类似电路交换系统中分时复用的机制，根据不同端口带宽的大小分配相应数量的时间分片，使得不同速率的多个端口一旦开始突发传送数据，其带宽可以得到严格的保证，可以避免采用复杂的调度机制，大大降低了设计难度。同时可以根据端口速率和端口数量的组合变化，只需要通过软件配置，相应改变时间分片的配置，大大提高了灵活性。 

为实现上述发明目的，本发明提出了一种端口带宽保证的包交换芯片，该芯片中配置有与端口相对应的日程(calendar)，以及对该日程进行按顺序轮询的更新指针(Update Pointer)；所述日程中包括复数个条目，每一条目表示一定的物理带宽，且该每一条目的内容包括有效位及与该有效位相对应的端口号。 

其中，所述日程中的每一条目代表一个时间片，该时间片所表示的物理带宽可根据不同端口带宽的大小分配。 

所述日程条目的有效位为“1”时表示有效，为“0”时表示无效。 

所述更新指针设置有初始指向日程条目的开始指针位及结束时指向日程 条目的结束指针位。 

所述端口在日程中的配置是通过软件进行复杂的计算后，把计算结果配置到日程的每个条目中完成的。 

所述日程只有在包交换芯片端口模式发生变化时才改变。 

本发明还提出了一种在包交换芯片中实现端口带宽保证的方法，其端口的报文数据调度过程为： 

1)包交换芯片中的更新指针首先指向日程条目中的开始指针位，每隔固定的时间周期就加1，使更新指针移到日程的下一个条目； 

2)当更新指针指向日程的某个条目的有效位为无效时，则不做任何事情，日程空转一个时间周期； 

3)当更新指针指向日程的某个条目有效位为有效时，则取出该有效位对应的端口号，根据端口号到相应的包缓存读取对应端口的报文数据； 

4)更新指针一直扫描到结束指针位指向的日程条目，当再次加1时，更新指针就翻转回开始指针位。 

其中，所述过程3)中包缓存可以是芯片内的包缓存，也可以是芯片外的包缓存。 

所述过程3)中每次读取对应端口的报文数据量是固定的，多于该固定值的数据量要等到下一次更新指针再次扫描到这个端口再读取。 

所述日程对应端口的配置在保证端口带宽的同时，还要兼顾到每个端口在日程表中配置的均匀分布。