大容量交换机多级交换结构及其调度算法的研究与设计.pdf

华中科技大学
硕士学位论文
大容量交换机多级交换结构及其调度算法的研究与设计
姓名:胡嘉
申请学位级别:硕士
专业:物理电子学
指导教师:罗志祥;罗风光
20060510
摘要
随着因特网和宽带通信技术的高速发展,因特网的信息流量和设备的数量以惊人
的速度增长,同时传输技术的长足发展使得传输容量大幅度提高。交换机和路由器
是架构因特网的主要互连设备,因而对交换机和路由器提出了更高的要求。高速、
高性能的交换机和路由器是实现高速骨干网并决定其性能的关键所在。
本文首先介绍了三级 Clos 网络的应用以及无阻塞条件,在此基础上提出了基于
三级 Clos 网络大容量分组交换机的体系结构,并且分析了交换机的数据流程,输入
控制器和输出控制器的帧处理,以及集中调度器的功能结构。
本文详细讨论了集中调度器的逻辑结构以及分组调度策略的设计。集中调度器在
交换机设计中处于中心位置,是整个交换机协调工作的关键。本文提出了一种基于
帧的双重匹配调度策略,该策略分为模块级匹配和端口级匹配两部分,采用启发式
并行匹配算法进行路由,采用本文根据 iSLIP 输入排队调度算法提出的 E-iSLIP 算法
进行调度。E-iSLIP 算法采用竭力服务策略和优先级概念,可以改善算法在突发流量
下的性能。在这些设计思想的指导下,本文对 E-iSLIP 算法进行了性能仿真,仿真结
果表明,与 iSLIP 算法相比,E-iSLIP 算法在突发流量下的性能有明显改善,在均匀
流量下是稳定的,而且采用了优先级的 E-iSLIP 算法比未采用优先级之前具有更好的
公平性。


关键词:交换机,Clos 网络,调度,iSLIP,突发流量

I
Abstract
With the rapid development of and munications technology,
the information and devices of is growing with exponential speed, meanwhile, the
capacity of transmission is largely improved by the growing transmission technology.
Switches and routers are highly demanded and the key of realization of high speed back
work as the main interconnection devices of construction.
This paper introduces the application and nonblocking conditions of the three-stage
work firstly. After that, the architecture of a packet switch based on the three-stage
work is proposed. Next, the data flow, frame processing of input port controller
and output port controller and the structure of centralized packet scheduler are described.
After introducing the concepts and architectures of the multistage switch, the author
focuses on the design of packet scheduler and the strategy of scheduling. Packet scheduler
is the center and key of the design of switch. A dual-level matching strategy based on
frame is proposed in this paper. The strategy posed of module-level matching and
port-level matching, a heuristic parallel matching algorithm is used for routing, and the
E-iSLIP algorithm based on the iSLIP algorithm is used