鏈路故障情況下多級(jí)交換結(jié)構(gòu)的流量分配方法.pdf

1、目前的高性能路由器普遍采用了多級(jí)多平面的交換架構(gòu)，比如思科的CRS-1高性能路由器和Dune SAND交換芯片。這種多級(jí)多平面交換結(jié)構(gòu)具有擴(kuò)展性強(qiáng)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。但由于在交換結(jié)構(gòu)內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)多個(gè)數(shù)據(jù)信元競爭同一個(gè)輸出端口的情況，交換結(jié)構(gòu)也存在發(fā)生內(nèi)部擁塞的可能。針對(duì)可能造成內(nèi)部擁塞這一問題，實(shí)際的交換結(jié)構(gòu)中都設(shè)置了少量的緩存。 由于高性能路由器經(jīng)常24小時(shí)不中斷地運(yùn)行，當(dāng)交換結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí)，必須有一套完善的機(jī)制來檢測(cè)并處理故

2、障。本文的重點(diǎn)在于介紹交換結(jié)構(gòu)的故障檢測(cè)方法并且提出一種可以保持交換平面內(nèi)部負(fù)載均衡的流量分配算法，然后結(jié)合Push和Pull這兩種調(diào)度機(jī)制對(duì)算法進(jìn)行仿真驗(yàn)證。 首先介紹思科CRS-1的Push調(diào)度機(jī)制以及Dune SAND交換芯片的Pull調(diào)度機(jī)制。Push調(diào)度機(jī)制的思路是：當(dāng)輸入模塊中有數(shù)據(jù)信元需要發(fā)送時(shí)，立刻將其發(fā)送到交換結(jié)構(gòu)中，除非從交換結(jié)構(gòu)收到流量控制信息；Pull調(diào)度機(jī)制的思路是：輸出模塊維持一個(gè)令牌生成器，輸入模塊

3、中有數(shù)據(jù)信元但沒有令牌時(shí)，必須先向輸出模塊發(fā)送隊(duì)列狀態(tài)信息獲得令牌，然后才能向交換結(jié)構(gòu)發(fā)送數(shù)據(jù)。 故障檢測(cè)思路為：交換平面內(nèi)的每個(gè)交換模塊單元以及輸出模塊都會(huì)源源不斷地接收來自“上游”的信元，如果暫時(shí)沒有數(shù)據(jù)信元發(fā)送，“上游”模塊單元就向與之相連的模塊單元發(fā)送一種特殊形式的“空”信元，“下游”的模塊單元收到信元后，對(duì)其進(jìn)行判斷。如果為數(shù)據(jù)信元，則按照數(shù)據(jù)信元的目的ID號(hào)碼將其轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的輸出鏈路中；如果收到的是“空”信元，則不對(duì)

4、其進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，而是將“空”信元丟棄；如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)某個(gè)模塊單元既沒有從某個(gè)輸入端口收到數(shù)據(jù)信元，又沒有收到“空”信元，則這個(gè)模塊就判定該輸入端口所在的鏈路出現(xiàn)故障。 對(duì)于多級(jí)多平面交換結(jié)構(gòu)而言，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)交換平面內(nèi)部出現(xiàn)鏈路故障后，交換系統(tǒng)的處理能力會(huì)受到影響。如果不采取處理措施，隨著輸入流量的不斷增正，包含鏈路故障的交換平面可能會(huì)發(fā)生擁塞。為了解決這個(gè)問題，本文提出了一種流量分配算法并且結(jié)合3級(jí)Clos交換結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。流

5、量分配算法的思路是：每個(gè)輸入模塊單元為它的輸出端口維持一張路由表和兩種標(biāo)記字段，其中，第一種標(biāo)記字段用于記錄交換平面內(nèi)第一級(jí)鏈路故障的位置，第二種標(biāo)記字段用于記錄交換平面內(nèi)第二級(jí)鏈路故障的位置；一旦輸入模塊接收到一個(gè)包含故障指示的控制分組，并且故障發(fā)生在交換結(jié)構(gòu)內(nèi)部，輸入模塊便記錄故障的位置，然后根據(jù)流量分配算法來控制流量的發(fā)送。流量分配算法可以根據(jù)各個(gè)交換平面的處理能力來調(diào)整流量的發(fā)送，有利于保持各交換平面的負(fù)載均衡。 最后，