[发明专利]用于改善分组共享存储器体系结构组播性能的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年9月30日提交的临时专利申请61/541,612和于2012年2月4日提交的专利申请13/366,292的优先权，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明大体上涉及网络交换机，更具体地，涉及用于改善分组（banked）共享存储器体系结构的组播（multicast）性能的系统和方法。

背景技术

数据通信基础架构的需求不断增长。各种因素驱动这些不断增长的需求，包括互联网多媒体应用（例如，新闻的发布、财务数据、软件、视频，音频和多人会议等）的日益增长的带宽需求。为了适应日益增长的带宽需求，通信链路速度也不断发展。例如，10千兆以太网（GbE）端口通常用于现今的大量网络交换机上的I/O。

共享存储器通常用于构建输出队列（OQ）交换机。OQ交换机以吞吐量最大化、使延迟最小化并且能够提供服务质量（QoS）保证著称。然而，共享存储器交换机被认为不会很好地扩展到高容量交换机，因为对存储器大小、存储器带宽和存储器存取时间的需求随着线速R和端口的数量N线性增加。例如，N端口交换机需要以快于线速N倍操作以实现全吞吐量。

考虑例如128×10Gbps交换机。这里，对于64字节使用10Gbps，并且有20字节的包间间隙（IPG），包到达速率是大约67ns。因此，存储器需要在约67nm内进行读取和写入。对于128端口10Gbps交换机，存储器需要支持在接收单个65字节包所需要的时间内的所有的读取和写入。因此，存取时间为67ns/（128读取+128写入）=约250ps。应理解，250ps的存取时间对现今的交换机是不实用。

为此，由于可扩展性，高容量交换机正朝向存储器组（banks of memory）发展。通过多个共享存储器组，带宽需求可以被均匀地分布在多个存储器上，从而增加所需的存储器存取时间。例如，单播流量所需要的平均存储器带宽减少了1/m，其中m是存储器的数量。

虽然已知多个存储器可增强单播流量的可扩展性，但组播流量给自身提出挑战。例如，在给定的组播帧的所有包位于在相同的存储器中时，由于在同一时间帧或在同一事件帧前后对同一存储器多次读取会导致在该存储器高度的时间局部性。因此，需要提高分组共享存储系体系机构中的组播性能的机制。

发明内容

基本上如同结合至少一个附图所示的和/或描述的，如在权利要求书中更完整地阐述的用于提高分组共享存储器体系结构的组播性能的系统和/或方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种交换机，包括：多个入站端口，所述多个入站端口从相应的多个第一网络设备接收流量，所述多个第一网络设备经由各自的多个第一网络通信电缆耦接至所述多个入站端口；多个出站端口，所述多个出站端口向相应的多个第二网络设备发送流量，所述多个第二网络设备经由各自的多个第二网络通信电缆耦接至所述多个出站端口；以及多个共享存储组，将所述多个入站端口耦接至所述多个出站端口，所述多个共享存储组中的每个都具有主存储器，其中，与所述多个共享存储组中的第一个相关联的高速缓冲存储器用于存储组播流量，从而使在所述第一共享存储组的主存储器中存储的单播流量的读取能够与所述第一共享存储组相关联的所述高速缓冲存储器中存储的组播流量的读取并行。

优选地，所述多个共享存储组中的每个都具有用于存储组播流量的高速缓冲存储器。

优选地，所述高速缓冲存储器与一群共享存储组相关联。

根据本发明的另一方面，提供了一种交换机中的组播流量读取方法，包括：接收在多个共享存储组中的所确定的一个中存储的组播包的读取请求，所述多个共享存储组耦接所述交换机中的多个入站端口和多个出站端口；确定所请求的组播流量包是否存储在与所述多个共享存储组的所确定的一个相关联的高速缓冲存储器中；如果确定所请求的组播流量包存储在与所述多个共享存储组的所确定的一个相关联的高速缓冲存储器中，则从所述高速缓冲存储器中读取所请求的组播流量包；以及如果确定所请求的组播流量包没有存储在与所述多个共享存储组的所确定的一个相关联的高速缓冲存储器中，则从所述多个共享存储组中的所确定的一个的主存储器读取所请求的组播流量包。

优选地，所述确定包括确定所请求的组播流量包是否存储在所述多个共享存储组中的所述一个中包含的高速缓冲存储器中。

优选地，所述确定包括确定所请求的组播流量包是否存储在与包括所述多个共享存储组的所述一个的多个共享存储组相关联的高速缓冲存储器中。