[发明专利]存储数据的方法和装置

说明书

背景技术

本发明涉及一种通过带有端口的装置的存储系统尤其是通过高速交换设备的存储系统高效存储数据的方法和装置。

多种应用场合中均需要使用高速多端口存储系统，特别是带有单一读端口和多个写端口的存储系统，而且所有端口可同时运行。这些应用场合的示例包括但不限于队列引擎，所述队列引擎为网络区域中交换系统或多核环境中中央处理器CPU的一部分。

存储系统的传统设计主要采用单端口或双端口存储器。每次可通过一个地址访问单端口存储器。相应地，在每个时钟周期内可对一个存储单元执行一次读/写操作。双端口存储器能够通过不同的地址同时读写不同的存储单元。但是，双端口RAM一般要消耗的硅片面积大约为具有相同存储容量的单端口RAM所占用面积的两倍。将数据复制到一些单独的单端口或双端口存储器中，便能构建成多端口存储器。但是，将数据复制到存储器时，需要使用更大容量的存储器，因此，与仅将数据存储一次的情况相比，这会耗费更大硅片面积和更高功率。

图1示出了网络系统中的一种传统交换机，其中，所述交换机具有预定数量的n个端口。图1所示的传统交换机的每个端口均是双向的，这表示每个端口均具有图1所示的、将数据传输至该交换机的专用接口以及将数据从该交换机传输出去的专用接口。

有多种不同的传统架构，可用于构建图1所示、以图2至4进行说明的交换系统。

图2示出了共享存储器的一种传统时分复用TDM交换系统。在该传统装置中，来自所有输入端口的数据流量被分成若干数据块，所述数据块通过时分复用(TDM)方法从所述输入端口传送至共享存储器。如图2所示，将数据块通过决策块或调度器块从所述共享存储器传送至输出端口，该调度器可以使用多种算法，如轮循算法、加权轮循算法或优先级算法等。

如图2所示的传统装置的限制性在于，在图2所示的复用单元和解复用单元之间的所述共享存储器需支持n倍于“端口带宽”的带宽，其中，n为端口数。由于共享存储器需支持非常高的带宽，而且通常需在与端口速率相关的极高频率下运行，因此对共享存储器的实现造成了限制。

图3示出了另一种传统装置，其中，如图1所示的交换系统采用纵横式交换矩阵。该传统装置中提供有如图3所示的栅格。借助于所述纵横式交换矩阵或栅格，每个输入端口可连接至每个输出端口。来自所有输入端口的数据流量被分成若干数据块，这些数据块在被传送至相应的输出端口之前会通过输入队列存储在每个源端口中。一旦调度器决定将流量如数据块从特定的输入端口传送至特定的输出端口，其将打开图3所示的栅格中的对应点，以使该数据流量通过。该传统存储系统使用如图3所示的纵横式交换矩阵，其劣势在于：调度器较为复杂，且需要对输入端口和输出端口进行匹配，以在每个交换周期内在输入和输出之间最大化传送量。

图4示出了另一种传统装置。图4示出了基于CLOS的交换系统，该系统包括三个或多个交换层级。每个交换层级包括多个小型交换机，这些交换机可通过上述图2和图3所示的任一传统装置实现。如图4所示的基于CLOS的传统交换系统引发了其他问题，如乱序传送数据流量至目的端口，而且，所述基于CLOS的传统交换系统相当复杂，且难以实现。

大多数单一交换设备均采用时分复用TDM方案，且具有图2所示的共享存储器。但是，由于存在同时由最多所有端口写入该存储器以及由所有端口从该存储器进行读取的情况，所以要求共享存储器支持至少双倍的带宽，这就对使用该技术的单一设备的总带宽造成了限制。

由于技术到达VLSI设计甚至是PCB板的高频位垒，因此需要使用满足带宽要求且达到存储系统所要求的访问量的存储系统和方法，而不会增加超出技术限制的频率。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效存储数据的方法和装置，以满足高带宽要求，且无需增加超出技术限制的工作频率，从而实现通过存储系统在一个时钟周期内同时执行n次写入操作和一次读取操作。

根据本发明的第一方面，上述目的可通过一种存储系统实现，该存储系统包括：

控制逻辑，用于在所述存储系统中时钟信号的时钟周期内，从输入端口接收n个写入请求，从输出端口接收一个读取请求，其中，n代表端口数；以及包括共享存储器的n+1个存储器组，用于存储数据，

其中，控制逻辑用于控制每个存储器组的存储器组占用率，从而使存储器组的存储器组占用率之间的差值最小化。