專利名稱：一種設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及一種網(wǎng)絡(luò)交換自適應(yīng)路由機(jī)制以及相關(guān)的數(shù)據(jù)路由方法。特別地，本發(fā)明是關(guān)于一種能夠在縱橫交換機(jī)中選擇自適應(yīng)路由的機(jī)制以及相關(guān)的數(shù)據(jù)路由方法。
背景技術(shù)：
網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，也認(rèn)為是網(wǎng)絡(luò)橋，處理器以及穿過(guò)網(wǎng)絡(luò)的路由數(shù)據(jù)流。對(duì)于連接穿過(guò)交換機(jī)，具有兩種類型的有效路由，即固定路由和自適應(yīng)路由。通過(guò)固定路由的數(shù)據(jù)報(bào)抵達(dá)必須等待由所述固定路由描述的所述交換機(jī)輸出變?yōu)榭臻e，在其穿過(guò)所述交換機(jī)之前。抵達(dá)交換機(jī)的具有自適應(yīng)路由的數(shù)據(jù)包具有可被連接的可能輸出選擇。自適應(yīng)路由有利于穿過(guò)所述網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)路由的獲取以及當(dāng)網(wǎng)絡(luò)傳輸隨機(jī)流量圖時(shí)是用于改進(jìn)交換網(wǎng)絡(luò)性能的 認(rèn)可方法。自適應(yīng)路由在形成擁塞空閑網(wǎng)絡(luò)中是重要因素。如果數(shù)據(jù)包路由選擇權(quán)，那么較之僅能夠選擇一個(gè)特定輸出，更可能發(fā)現(xiàn)大量空閑輸出。如果交換網(wǎng)絡(luò)具有不止一個(gè)從源端口到目標(biāo)端口的可能路由，那么可使用自適應(yīng)路由，無(wú)論何種情況以不同方式路由是合理的。一些網(wǎng)絡(luò)具有非常充足的給出從一個(gè)源到其他目標(biāo)的多個(gè)可選路由的連接。對(duì)于自適應(yīng)路由，具有多種不同類型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。圖1示出了該網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞囊粋€(gè)實(shí)施例以及其被稱為胖樹或CLOS網(wǎng)絡(luò)。在圖1中，0-15代表網(wǎng)絡(luò)20中的終端點(diǎn)以及100-107代表網(wǎng)絡(luò)20中的交換機(jī)。數(shù)據(jù)包從終端點(diǎn)I向終端點(diǎn)11的移動(dòng)必須穿過(guò)交換機(jī)100和102，但是可穿越104-107的任一個(gè)交換機(jī)。在網(wǎng)絡(luò)20中，為了將所述數(shù)據(jù)包從終端點(diǎn)I向終端點(diǎn)11移動(dòng)，利用交換機(jī)100執(zhí)行自適應(yīng)路由。在該情形中，所述自適應(yīng)路由具有對(duì)所有連接到交換機(jī)104，105，106和107的鏈接的輸出選擇。如果交換機(jī)100對(duì)交換機(jī)104，105和107的所述輸出全部忙于發(fā)送來(lái)自終端0，2，3的其他數(shù)據(jù)包，那么可選擇自適應(yīng)路由以從終端I向交換機(jī)106發(fā)送所述數(shù)據(jù)包，因?yàn)樗悄軌蚪邮账鰯?shù)據(jù)的唯一合適的空閑連接。許多網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)基于縱橫連接結(jié)構(gòu)的一些格式。所述縱橫連接結(jié)構(gòu)執(zhí)行進(jìn)入所述縱橫連接的任何輸入與從所述縱橫輸出之間的連接功能。圖2示出了一種縱橫交換機(jī)30的實(shí)施例。在縱橫交換機(jī)的這個(gè)示意圖中，輸入32a到32h形成行以及交換機(jī)輸出34a-34h沿列連接。由數(shù)據(jù)交換機(jī)控制的所述交換機(jī)連接點(diǎn)36aa-36hh將所述輸入32a- 32h連接到輸出34a-34h。在縱橫交換機(jī)30中，總共具有64個(gè)交換連接點(diǎn)34。同步通信發(fā)生可出現(xiàn)于縱橫交換機(jī)中。任意輸入32可形成連接到任何輸出34的請(qǐng)求。在多址通信操作情形中，任意輸入32可形成連接到34a-34h輸出組合的請(qǐng)求。在該實(shí)施例中，交換點(diǎn)32f通過(guò)示為實(shí)心點(diǎn)的交換點(diǎn)36fg與輸出34g連接，從而表明其已經(jīng)被連接以及此時(shí)無(wú)法與任何輸入或輸出連接。余下的未連接交換點(diǎn)36示為圓形交叉點(diǎn)。在數(shù)據(jù)包穿過(guò)所述交換機(jī)30的傳輸末端，所述輸出34g會(huì)變空閑從而與其他交換輸入32連接。當(dāng)出現(xiàn)該情形，大量輸入，比方說(shuō)32a — d全部請(qǐng)求相同輸出，比方說(shuō)34b，需要判優(yōu)操作從而選擇接下來(lái)連接到輸出34b的輸入32a-d。為了這個(gè)目的，縱橫交換機(jī)可為每個(gè)所述縱橫的輸出提供一個(gè)判優(yōu)。為了確保較好的網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)，準(zhǔn)確區(qū)分所述連接選擇的優(yōu)先順序以及在該判優(yōu)操作中公平處理相同優(yōu)先級(jí)的需求是非常重要的。如果多個(gè)輸入要求相同輸出，其中每個(gè)輸入具有不同的優(yōu)先級(jí)，確保連接決定的較好排序需要花費(fèi)大量的數(shù)據(jù)傳輸周期。在該情形中，所述被請(qǐng)求的交換輸出確保輸入請(qǐng)求具有最高優(yōu)先級(jí)，以及那么如果還有一個(gè)輸入具有相同的最高優(yōu)先級(jí)，必須做出無(wú)偏差的選擇以確保公平的連接選擇。具有大量不同類型的可用于執(zhí)行公平選擇的判優(yōu)。一個(gè)類型是最近最少使用法(LRU)判優(yōu)。這種類型的判優(yōu)通常會(huì)選擇所形成的全部請(qǐng)求中最近最少使用的作為有效請(qǐng)求。這種類型的判優(yōu)給出較好結(jié)果，但是在較大型結(jié)構(gòu)如縱橫結(jié)構(gòu)上執(zhí)行是困難的，因?yàn)槎辔粻顟B(tài)要求維持之前連接的全部歷史，尤其是多個(gè)輸入，以及這種狀態(tài)不能在整個(gè)縱橫結(jié)構(gòu)上物理分布，因?yàn)槿枯斎氡仨殔⒖既克鰻顟B(tài)。完全執(zhí)行快速LRU判優(yōu)的所需狀態(tài)數(shù)量不與輸入數(shù)量呈線性比例?？紤]的其他類型執(zhí)行公平選擇的判優(yōu)稱為循環(huán)判優(yōu)。這種類型判優(yōu)利用移動(dòng)優(yōu)先級(jí)選擇，此處為了接下來(lái)的判優(yōu)，最后成功連接被給予最低優(yōu)先級(jí)。 需要少的多的狀態(tài)以及可在分布判優(yōu)器中執(zhí)行。在圖3中，示意圖描述了循環(huán)判優(yōu)中的優(yōu)先化實(shí)施例。在該實(shí)施例中，具有6個(gè)請(qǐng)求輸入A-F。箭頭指示跟隨循環(huán)判優(yōu)的優(yōu)先權(quán)徘徊方向。假定輸入A，C和D斷言連接請(qǐng)求以及輸入E是最后成功形成連接的請(qǐng)求者，在該情形，輸入A會(huì)具有最高優(yōu)先級(jí)且輸入D具有最低優(yōu)先級(jí)。這意味著輸入A接下來(lái)會(huì)連接到所期望輸出。在輸入A和所請(qǐng)求輸出之間的連接形成以及所述兩者之間的數(shù)據(jù)傳輸完成之后，輸入A會(huì)變?yōu)樽畹蛢?yōu)先級(jí)請(qǐng)求者，如果其持續(xù)斷言其請(qǐng)求以及輸入C會(huì)是連接到期望輸出的下一個(gè)輸入。如果這三個(gè)請(qǐng)求者，輸入A，C和D，連續(xù)斷言它們的請(qǐng)求，那么所述判優(yōu)會(huì)以A, C，D, A, C，D, A......等等的順序選擇它們。如從該闡述中看到的，循環(huán)判優(yōu)具有徘徊優(yōu)先級(jí)選擇機(jī)制。然而徘徊優(yōu)先級(jí)不同于結(jié)合輸入連接請(qǐng)求的指定優(yōu)先級(jí)。多個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議包括優(yōu)先權(quán)機(jī)制以保證重要數(shù)據(jù)包的進(jìn)行。IEEE802.1Q以太標(biāo)準(zhǔn)包括出現(xiàn)在以太報(bào)頭中的絕對(duì)優(yōu)先權(quán)值。典型的高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)包可用于實(shí)時(shí)系統(tǒng)服務(wù)器。有時(shí)這個(gè)分配的優(yōu)先級(jí)會(huì)動(dòng)態(tài)變化；這種情形的一個(gè)實(shí)施例是如果所述分配優(yōu)先級(jí)與所述網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)包的年齡有關(guān)以致于舊數(shù)據(jù)包比新數(shù)據(jù)包更重要。如果舊數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級(jí)超過(guò)新數(shù)據(jù)包，那么整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的全部數(shù)據(jù)包的最大年齡顯著減小。這會(huì)傳遞出更好和更多的預(yù)測(cè)應(yīng)用性能。一些網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以絕對(duì)優(yōu)先級(jí)以及年齡相關(guān)優(yōu)先級(jí)都包含在分配優(yōu)先級(jí)以實(shí)現(xiàn)最佳網(wǎng)絡(luò)性能的方式工作，但是較之年齡相關(guān)的優(yōu)先級(jí)，絕對(duì)優(yōu)先級(jí)會(huì)被優(yōu)先選擇。絕對(duì)數(shù)據(jù)包優(yōu)先級(jí)以及年齡優(yōu)先級(jí)會(huì)代替循環(huán)判優(yōu)的優(yōu)先級(jí)機(jī)制。所述循環(huán)判優(yōu)中的所述優(yōu)先級(jí)機(jī)制僅為同時(shí)形成請(qǐng)求的最高優(yōu)先級(jí)/最舊數(shù)據(jù)包提供公平結(jié)果。對(duì)于包括自適應(yīng)輸出選擇的數(shù)據(jù)包進(jìn)一步增加處理的復(fù)雜性。借助于機(jī)制典型地執(zhí)行自適應(yīng)輸出選擇，嘗試連接多個(gè)可能輸出中的一個(gè)，以及如果失敗的話，會(huì)停止連接請(qǐng)求以及隨后嘗試多個(gè)可能輸出中的其他一個(gè)。然后連續(xù)進(jìn)行通過(guò)全部可能輸出的循環(huán)直到發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)備好連接的一個(gè)。如果多個(gè)輸入同時(shí)執(zhí)行這種操作以及具有多個(gè)從中選擇的輸出，那么該機(jī)制可能崩潰且對(duì)一些連接產(chǎn)生一些嚴(yán)重的等待時(shí)間。例如如果我們具有一個(gè)擁有32個(gè)輸入和32個(gè)輸出的縱橫結(jié)構(gòu)，形成連接第一輸出的請(qǐng)求的第一輸入會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)連接的可能空閑輸出，因?yàn)楫?dāng)前它們都未被連接。第二輸入很可能發(fā)現(xiàn)一個(gè)空閑輸入因?yàn)楫?dāng)前所述32個(gè)輸出中僅有一個(gè)連接到第一輸入。然而，當(dāng)所述輸出的大部分已經(jīng)與輸入連接，那么隨機(jī)選擇到一個(gè)空閑輸出的幾率會(huì)顯著減少。在我們的實(shí)施例中，當(dāng)已經(jīng)形成31個(gè)連接且最后的輸入嘗試發(fā)現(xiàn)余下的一個(gè)空閑輸出時(shí)，僅有1/32的幾率。由于其他問題那個(gè)輸入被留下。應(yīng)撤回嘗試其他輸出的請(qǐng)求或應(yīng)與當(dāng)前選擇共存以希望即將結(jié)束傳輸當(dāng)前數(shù)據(jù)包以及隨后被選擇。如果其撤回，那么再次僅具有1/32的幾率猜中一個(gè)空閑的輸出以及無(wú)法確定是否即將連接它的當(dāng)前選擇或在能夠連接它的當(dāng)前選擇之前是否其具有實(shí)質(zhì)等待。低擁塞等待時(shí)間對(duì)于網(wǎng)絡(luò)性能是重要的，但是繁忙或擁塞網(wǎng)絡(luò)中的低的最大等待時(shí)間是更重要的。減少最大等待時(shí)間的多種方式之一是確保不浪費(fèi)形成連接的機(jī)會(huì)。當(dāng)輸入尋找與合適輸出的適當(dāng)連接時(shí)不傳輸數(shù)據(jù)。這導(dǎo)致無(wú)法在后面恢復(fù)的帶寬減少。同樣地，如果輸出在一個(gè)周期內(nèi)完成數(shù)據(jù)包的傳輸以及未在下個(gè)周期內(nèi)開始傳輸來(lái)自其他輸入的新判優(yōu)數(shù)據(jù)包，帶寬損失?？v橫交換機(jī)，具有多個(gè)輸入和輸出以及高帶寬數(shù)據(jù)總線，可以是形成在ASIC困難上執(zhí)行的邏輯門的時(shí)序封閉的大型結(jié)構(gòu)。這通常利用在一個(gè) 或多個(gè)周期內(nèi)傳遞連接請(qǐng)求呈現(xiàn)。因而可以看出從一個(gè)連接向另一個(gè)交換的判優(yōu)是必須的。其應(yīng)是便利的，如果這種判優(yōu)也能這樣做當(dāng)仍維持公平以及如果必要的話，重視任何優(yōu)先級(jí)需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是消除或緩解前面所提及問題中的至少一個(gè)。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備，所述交換設(shè)備包括用于接收數(shù)據(jù)包的第一多數(shù)輸入端口，用于傳輸數(shù)據(jù)包的第二多數(shù)輸出端口，以及交換網(wǎng)絡(luò)包括設(shè)置為能夠?qū)⑷魏嗡鲚斎攵丝谂c任何所述輸出端口連接的第三多數(shù)互連交換元件，每個(gè)交換元件是可操作的以將多個(gè)輸入端口之一與多個(gè)輸出端口之一連接，每個(gè)輸出端口包括輸出判優(yōu)可操作的以確定將輸入端口連接到那個(gè)輸出端口的交換元件，所述輸出判優(yōu)與那些與相關(guān)的所述輸出端口連接的交換元件連接，至少一個(gè)輸入端口包括可操作的輸入判優(yōu)以確定完成從相關(guān)輸入端口到輸出端口連接的交換元件或多個(gè)交換元件，以及至少一個(gè)輸入端口是可操作的以向至少兩個(gè)交換元件傳輸至少兩個(gè)交換請(qǐng)求信號(hào)，其中每個(gè)輸出判優(yōu)是可操作的以從與相關(guān)輸出端口連接的交換元件接收交換請(qǐng)求信號(hào)，從而確定所述輸出端口連接的輸入端口，獨(dú)立于該接收到的交換請(qǐng)求信號(hào)，以及通過(guò)所述交換元件至與所述輸入端口相關(guān)的輸入判優(yōu)的信號(hào)連接狀態(tài)信息，輸入判優(yōu)是可操作的以獨(dú)立于接收到的連接狀態(tài)信息僅選擇一個(gè)輸出端口，從而完成從所述輸入到單個(gè)輸出端口的單獨(dú)連接。該設(shè)備能夠在所述系統(tǒng)的單個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成并行自適應(yīng)路由判優(yōu)，從而降低形成交換連接所需的時(shí)間量。該時(shí)間減少可改進(jìn)交換網(wǎng)絡(luò)的性能，例如通過(guò)降低等待時(shí)間。該設(shè)備能夠在單個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期內(nèi)完成從一個(gè)路由到其他的交換。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)輸入端口包括可操作的路由解碼邏輯以確定傳入數(shù)據(jù)包可路由到的輸出端口的選擇，以及從該確定的選擇中產(chǎn)生適當(dāng)?shù)慕粨Q請(qǐng)求信號(hào)。每個(gè)輸入判優(yōu)可以是循環(huán)判優(yōu)。每個(gè)輸出判優(yōu)可以是循環(huán)判優(yōu)。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)輸出判優(yōu)是可操作的以向輸入判優(yōu)傳輸接收指示器值，以及所述輸入判優(yōu)是可操作的以接收接收指示器值，以及導(dǎo)致交換元件將所述輸入端口和與之相關(guān)的所述輸出端口連接。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供在包括交換設(shè)備的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中路由數(shù)據(jù)包的方法，交換設(shè)備包括用于接收數(shù)據(jù)包的第一多數(shù)輸入端口，用于傳輸數(shù)據(jù)包的第二多數(shù)輸出端口，以及交換網(wǎng)絡(luò)包括設(shè)置為能夠?qū)⑷魏嗡鲚斎攵丝谂c任何所述輸出端口連接的第三多數(shù)互連交換元件，每個(gè)交換元件是可操作的以將多個(gè)輸入端口之一與多個(gè)輸出端口之一連接，每個(gè)輸出端口包括輸出判優(yōu)可操作的以確定將輸入端口連接到那個(gè)輸出端口的交換元件，所述輸出判優(yōu)與那些與相關(guān)的所述輸出端口連接的交換元件連接，至少一個(gè)輸入端口包括可操作的輸入判優(yōu)以確定完成從相關(guān)輸入端口到輸出端口連接的交換元件或多個(gè)交換元件，以及至少一個(gè)輸入端口是可操作的以向至少兩個(gè)交換元件傳輸至少兩個(gè)交換請(qǐng)求信號(hào)，其中每個(gè)輸出判優(yōu)是可操作的以從與相關(guān)輸出端口連接的交換元件接收交換請(qǐng)求信號(hào)，從而確定所述輸出端口連接的輸入端口，獨(dú)立于該接收到的交換請(qǐng)求信號(hào)，以及通過(guò)所述交換元件至與所述輸入端口相關(guān)的輸入判優(yōu)的信號(hào)連接狀態(tài)信息，輸入判優(yōu)是可操作的以獨(dú)立于接收到的連接狀態(tài)信息僅選擇一個(gè)輸出端口，從而完成 從所述輸入到單個(gè)輸出端口的單獨(dú)連接。


通過(guò)下面的描述以及僅借助于實(shí)施例和參考下圖，會(huì)更容易理解本發(fā)明的這些和其他特征。圖1是已知網(wǎng)絡(luò)的示意 圖2是已知縱橫交換機(jī)的示意 圖3是已知判優(yōu)中的優(yōu)先化示意 圖4是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的具有輸入判優(yōu)和輸出判優(yōu)的縱橫示意 圖5是圖4縱橫交換機(jī)的輸入上的輸入判優(yōu)細(xì)節(jié)示意 圖6是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的方法的流程圖表。
具體實(shí)施例方式參考圖4，提供一種網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，即縱橫交換機(jī)130。所述交換機(jī)輸入132a_h形成縱橫交換機(jī)130的行以及交換機(jī)輸出134a-134h形成縱橫交換機(jī)130的列。在輸入132a_h和輸出134a-134h的矩陣中的點(diǎn)上的每個(gè)交叉提供交換連接136aa-hh。每個(gè)交換連接136aa-hh是連接輸入132a_h之一和輸出134a_134h之一的可控?cái)?shù)據(jù)交換機(jī)。為每個(gè)輸出134a_134h提供判優(yōu)，在該情形是循環(huán)138a_h。為了簡(jiǎn)化，在圖4中僅示出提供給輸出134b的一個(gè)輸出判優(yōu)138b，然而很容易理解到為每個(gè)其他輸出134a和134c-h類似地提供相應(yīng)的輸出判優(yōu)138a和138c_h (未示出)。為每個(gè)輸入132a_132h提供輸入判優(yōu)，在該情形是循環(huán)自適應(yīng)路由判優(yōu)140a_h。為了簡(jiǎn)化，在圖4中僅示出提供給輸入132b的一個(gè)輸出判優(yōu)140b，然而很容易理解到為每個(gè)其他輸入132a和132c-h類似地提供相應(yīng)的輸出判優(yōu)140a和140c_h (未示出)。正如所看到的，循環(huán)自適應(yīng)路由判優(yōu)140b的方向與交換機(jī)輸出循環(huán)判優(yōu)138b的方向是垂直的。
圖4示出的縱橫交換配置130提供一種交換機(jī)制，允許在單個(gè)數(shù)據(jù)傳輸周期中從所有交換輸入132a-h到交換輸出134a-h判優(yōu)連接的同步自適應(yīng)路由選擇。該連接機(jī)制允許多個(gè)交換輸入，既然這樣假定交換輸入132a_c對(duì)全部可能的交換輸出同步形成請(qǐng)求，在該情形中，例如，交換輸出134a_f處于自適應(yīng)路由選擇。縱橫邏輯會(huì)為每個(gè)連接的輸入的每個(gè)選擇最佳輸出。連接機(jī)制還允許縱橫交換機(jī)的全部輸入132a_h同時(shí)對(duì)全部的輸出134a-h執(zhí)行這個(gè)操作確保每個(gè)輸入會(huì)僅與一個(gè)輸出連接。雙判優(yōu)處理在不浪費(fèi)任何周期的情況下允許輸出從一個(gè)輸入流到其他交換。在圖5中可詳細(xì)看出，縱橫交換機(jī)輸入132b布局示意圖以及執(zhí)行連接機(jī)制的自適應(yīng)路由的相關(guān)循環(huán)判優(yōu)140b。為輸入交換機(jī)端口提供具有至交換機(jī)連接點(diǎn)138ba-bh的連接線143a-h的路由解碼邏輯142b。參考圖4和5，數(shù)據(jù)包具有自適應(yīng)路由抵達(dá)輸入交換機(jī)132b，所述路由解碼邏輯142b包含來(lái)自所述數(shù)據(jù)包報(bào)頭的路由值。所述路由解碼邏輯142b利用路由值，指示所述自適應(yīng)路由選擇，在該情形中輸出134a-h，以及產(chǎn)生具有為連接至每個(gè)適當(dāng)交換連接136ba-bh的每個(gè)交換線143a_h上的傳輸產(chǎn)生的一個(gè)請(qǐng)求信號(hào)的適當(dāng)交換請(qǐng)求信號(hào)。產(chǎn)生一個(gè)典型值以指示形成的自適應(yīng)選擇請(qǐng)求。該典型值伴隨請(qǐng)求向交叉連接點(diǎn)發(fā)送以及用于在自適應(yīng)請(qǐng)求之間區(qū)分，正常點(diǎn)對(duì)點(diǎn)請(qǐng)求以及多點(diǎn)通信請(qǐng)求。很容易理解到上述實(shí)施例提供輸入交換機(jī)132b中的數(shù)據(jù)包抵達(dá)細(xì)節(jié)，同時(shí),數(shù)據(jù)包可類似地抵達(dá)交換機(jī)輸入132a，132c_h0同時(shí)執(zhí)行由其他多個(gè)交換輸入的每個(gè)所產(chǎn)生的這些，在每個(gè)連接線143a_h上傳輸?shù)臄嘌哉?qǐng)求信號(hào)嘗試為它們連接至的全部輸出實(shí)現(xiàn)判優(yōu)，但是數(shù)據(jù)有效信號(hào)被屏蔽，依賴于請(qǐng)求類型，防止對(duì)該設(shè)置中的輸出的多個(gè)提交連接。如果所述請(qǐng)求是正常的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)請(qǐng)求，僅一個(gè)輸出被請(qǐng)求，數(shù)據(jù)有效信號(hào)不必被屏蔽，因?yàn)閬?lái)自輸出判優(yōu)的接收的全部必需完成請(qǐng)求。如果請(qǐng)求類型是自適應(yīng)請(qǐng)求，那么數(shù)據(jù)有效信號(hào)應(yīng)被屏蔽以防止到匹配屏蔽中的任何輸出的多個(gè)連接直到僅一個(gè)可選擇。如果所述請(qǐng)求類型為多點(diǎn)通信連接，那么所述數(shù)據(jù)有效信號(hào)必須再次被屏蔽直到多點(diǎn)通信輸出選擇屏蔽中的全部輸出被賦予連接到這個(gè)輸入端口的能力。每個(gè)輸出判優(yōu)會(huì)接收來(lái)自全部分離輸入的請(qǐng)求信號(hào)以及檢查它們。在所述輸出判優(yōu)已經(jīng)應(yīng)用任何優(yōu)先級(jí)選擇規(guī)則后，多個(gè)請(qǐng)求輸入之一被選擇為獲取對(duì)形成下個(gè)連接的判優(yōu)。出現(xiàn)在輸入自適應(yīng)路由選擇屏蔽中的每個(gè)輸出判優(yōu)會(huì)直接向適當(dāng)?shù)妮斎攵丝谶壿嫹祷亟邮諣顟B(tài)信號(hào)。既然這樣，所述接收狀態(tài)信號(hào)是簡(jiǎn)單的“連接”/ “不連接”狀態(tài)指示器。返回接收狀態(tài)數(shù)據(jù)被輸入使用以選擇最佳輸出，應(yīng)使用自適應(yīng)選擇請(qǐng)求。如果輸出未返回“連接”狀態(tài)，那么所述請(qǐng)求仍可斷言直到實(shí)現(xiàn)多個(gè)之一。如果僅一個(gè)輸出返回“連接”狀態(tài)，那么選擇那個(gè)特定的輸出。如果多個(gè)輸出向輸入返回“連接”狀態(tài)，向用于選擇的輸入自適應(yīng)路由循環(huán)判優(yōu)提供可獲取輸出從而實(shí)現(xiàn)判優(yōu)以及為下個(gè)連接選擇可獲取輸出。這對(duì)于網(wǎng)絡(luò)性能是非常重要的，該選擇通常是公平的且在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)較之其他輸出不偏向一個(gè)輸出，因?yàn)槠蛞粋€(gè)輸出會(huì)產(chǎn)生進(jìn)入與這個(gè)連接相關(guān)的鏈接中的網(wǎng)絡(luò)的擁塞。 可預(yù)測(cè)到每個(gè)輸入到交換機(jī)的自適應(yīng)路由判優(yōu)會(huì)同時(shí)執(zhí)行該處理。在為連接選擇最佳輸出之前，輸入自適應(yīng)路由循環(huán)判優(yōu)未對(duì)那個(gè)所選輸出屏蔽用于所述數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)有效信號(hào)，因此允許全部連接通過(guò)適當(dāng)交換機(jī)連接點(diǎn)連接到所選交換機(jī)輸出。所述連接機(jī)制執(zhí)行交換輸入以對(duì)全部輸出刪除所述請(qǐng)求，出現(xiàn)在初始自適應(yīng)選擇中，包括當(dāng)前連接輸出以及即將允許用于其他輸出的輸出判優(yōu)以選擇其他輸入。很容易理解，連接機(jī)制的輸出判優(yōu)會(huì)向交換機(jī)輸入提供復(fù)雜的接收狀態(tài)。例如，在連接機(jī)制的第二實(shí)施例中，由每個(gè)輸出判優(yōu)器產(chǎn)生的接收狀態(tài)信號(hào)是具有大量對(duì)這個(gè)輸出指明請(qǐng)求“品質(zhì)”的狀態(tài)的值。該“品質(zhì)”狀態(tài)從“優(yōu)”經(jīng)過(guò)“劣”到“未連接”轉(zhuǎn)變?！皟?yōu)”接收狀態(tài)信號(hào)響應(yīng)會(huì)對(duì)輸入指示，輸出是其前面無(wú)擁塞的，完全空閑的且對(duì)于即時(shí)連接是可獲取的?！傲印苯邮諣顟B(tài)信號(hào)響應(yīng)會(huì)從輸出返回，任一個(gè)能夠接收臨近的請(qǐng)求或，如果可接受的話，可能會(huì)將所述數(shù)據(jù)包導(dǎo)向網(wǎng)絡(luò)的擁塞部分導(dǎo)致所述數(shù)據(jù)擁堵在下個(gè)交換機(jī)中?！拔催B接”接收狀態(tài)信號(hào)響應(yīng)會(huì)指示近來(lái)開始傳輸其他數(shù)據(jù)包的輸出以及對(duì)于連接在一些時(shí)間內(nèi)是不可能空閑的。在該實(shí)施例中，所述“品質(zhì)”因素在自適應(yīng)循環(huán)輸入判優(yōu)上作為優(yōu)先級(jí)值，其中接收到的所述接受信號(hào)具有作為最高優(yōu)先級(jí)選擇的“優(yōu)”狀態(tài)。如果接收到的多個(gè)請(qǐng)求接受響應(yīng)具有相同最高優(yōu)先級(jí)“品質(zhì)”因素，那么所述輸入判優(yōu)在公平判優(yōu)原則基礎(chǔ)上形成選擇。所述連接機(jī)制可進(jìn)一步的“流水化”連接處理。例如，在所述連接機(jī)制的第三實(shí)施 例中，來(lái)自數(shù)據(jù)包向交換輸入傳送的新輸入請(qǐng)求出現(xiàn)在數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)本體之前。這使得請(qǐng)求信號(hào)被提供給輸出判優(yōu)，在數(shù)據(jù)包抵達(dá)交換機(jī)輸入之前。所述輸出判優(yōu)可確定，在交換新數(shù)據(jù)包之前，哪個(gè)新請(qǐng)求輸入應(yīng)被選擇用于連接，以及含蓄地，哪個(gè)請(qǐng)求輸入應(yīng)被拒絕。如果選擇輸出判優(yōu)確定選擇哪個(gè)請(qǐng)求輸入，當(dāng)前面數(shù)據(jù)包的尾標(biāo)，可能來(lái)自不同輸入，仍通過(guò)選擇輸出傳輸，允許無(wú)需具有任何空閑周期輸出地從所選輸入到新自適應(yīng)選擇數(shù)據(jù)包的傳輸?shù)臒o(wú)縫交換。在輸入已經(jīng)結(jié)束傳輸前面數(shù)據(jù)包之前從輸入中出現(xiàn)請(qǐng)求信號(hào)意味著在任一個(gè)輸入交換上沒有帶寬浪費(fèi)。如果，當(dāng)輸入等待它的所選輸出選擇變?yōu)榭臻e時(shí)，一個(gè)更好選擇自己出現(xiàn)，那么那個(gè)輸入可以將它的輸出選擇改變?yōu)樗峁┑母眠x擇，舊選擇上未發(fā)送數(shù)據(jù)。如果這樣做通過(guò)屏蔽用于所述舊選擇輸出的有效數(shù)據(jù)且一旦連接至所述舊輸出是不可能的，新的較優(yōu)輸出數(shù)據(jù)有效不會(huì)被屏蔽，當(dāng)可能時(shí)允許繼續(xù)新連接。這僅是可能性的，如果輸出未結(jié)束發(fā)送前面的數(shù)據(jù)包，當(dāng)屏蔽所述有效以及未告知準(zhǔn)備開始新連接時(shí)。同樣地如果，當(dāng)輸入A等待它的所選擇輸出Z選擇變?yōu)榭臻e，其他較之輸入A具有更高優(yōu)先級(jí)的輸入B請(qǐng)求相同輸出Z，那么第一輸入A能夠再次將它的輸出選擇改變?yōu)榛蛟S具有更差品質(zhì)因素的輸出Y，允許更高優(yōu)先級(jí)輸入B贏取至最佳輸出Z的請(qǐng)求。這種情形會(huì)發(fā)生，原因在于所述舊輸出Z會(huì)停止信號(hào)化準(zhǔn)備連接到輸入A以至于可信號(hào)化連接到新的高優(yōu)先級(jí)輸入B。輸入A對(duì)輸出Z屏蔽數(shù)據(jù)有效信號(hào)以及對(duì)第二最佳輸出選擇Y不屏蔽數(shù)據(jù)有效信號(hào)。所述連接機(jī)制確保如果至少與輸入一樣多的輸出和全部輸出能夠接收數(shù)據(jù)，那么全部輸入能夠發(fā)現(xiàn)要連接的輸出以及對(duì)于任何輸入能夠在不損失帶寬的情況下全部傳輸數(shù)據(jù)。利用該機(jī)制，在有希望發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)備接收請(qǐng)求的輸出時(shí)不必撤回請(qǐng)求，因?yàn)榫哂懈鄠鹘y(tǒng)自適應(yīng)判優(yōu)方法，此處利用連接的自適應(yīng)選擇屏蔽中的多個(gè)輸出之一的隨機(jī)選擇形成自適應(yīng)選擇，以及當(dāng)輸出拒絕連接時(shí)，在一段時(shí)間后撤回所述請(qǐng)求。撤回請(qǐng)求是耗費(fèi)時(shí)間的操作，因?yàn)橹辽僭谂c管線深度相同數(shù)量的周期內(nèi)流水化判優(yōu)處理需要未斷言所述請(qǐng)求，在請(qǐng)求新輸出之前可被重?cái)嘌?。已?jīng)聲明為了確保好的網(wǎng)絡(luò)性能判優(yōu)必須公平。對(duì)循環(huán)判優(yōu)，通過(guò)已描述的徘徊優(yōu)先權(quán)機(jī)制實(shí)現(xiàn)。然而請(qǐng)求者出現(xiàn)在圖3所示的優(yōu)先級(jí)環(huán)中的順序?qū)τ谟糜谶x擇輸入的全部輸出循環(huán)判優(yōu)不必相同。如果它們?nèi)肯嗤敲匆恍┎黄谕挠绊憰?huì)出現(xiàn)，當(dāng)它們與自適應(yīng)輸入選擇機(jī)制的循環(huán)判優(yōu)相互作用時(shí)。當(dāng)?shù)剿隹v橫的全部輸入使用相同的自適應(yīng)輸出選擇屏蔽時(shí)，可以看到這種情形。典型地全部輸入會(huì)利用相同輸出選擇屏蔽嘗試在網(wǎng)絡(luò)中的確定位置形成自適應(yīng)選擇。如果全部的循環(huán)判優(yōu)相同對(duì)全部輸出，那么它們會(huì)為選擇下個(gè)輸入形成相同決定。通常這意味著對(duì)于全部請(qǐng)求輸入，一個(gè)會(huì)具有來(lái)自它所請(qǐng)求的全部輸出的主動(dòng)連接以及其他輸入會(huì)具有來(lái)自任何輸出的被動(dòng)連接。顯然第一輸入會(huì)選擇多個(gè)輸出之一繼續(xù)連接以及停止其他輸出上的請(qǐng)求。其他輸出會(huì)選擇另一輸入，但是如果全部循環(huán)判有相同的話，它們會(huì)選擇相同的下個(gè)輸入。新選擇的輸入會(huì)再次選擇一個(gè)輸出以及所述處理在每個(gè)新選擇消耗一個(gè)或兩個(gè)周期的串行方式。在最壞情形中，最后輸入形成以等待多個(gè)周期。在32乘32縱橫結(jié)構(gòu)中可高達(dá)64個(gè)周期，其中每個(gè)新選擇耗費(fèi)2個(gè)周期。
然而，如果全部輸出循環(huán)判優(yōu)的順序彼此相互干擾，那么在沖突發(fā)生后每個(gè)輸出會(huì)選擇不同輸入。例如，假定小型縱橫結(jié)構(gòu)具有圖4所示的從132a到132h的8個(gè)輸入以及從134a到134h的8個(gè)輸出。循環(huán)判優(yōu)對(duì)于輸出134a可從順序排列的輸入132a，132b，132c，132d，132e，132f，132g，132h 中選擇，同時(shí) 134b 可從順序排列的輸入 132a，132c，132e, 132g, 132b, 132d, 132f, 132h 中選擇以及 134c 可從順序排列的輸入 132a, 132h, 132b,132g，132c, 132f，132d，132e中選擇。其他輸出還可以具有彼此不同以及不同于前三個(gè)輸出的循環(huán)選擇順序。那么讓我們假定全部輸入132a-132h到全部輸出134a_134b的同時(shí)形成自適應(yīng)請(qǐng)求。最初全部輸出可選擇響應(yīng)于輸入132a以及輸入132a可選擇多個(gè)輸出之一以完成連接。在不干擾任何循環(huán)順序的情況下，全部其他輸出當(dāng)前會(huì)選擇輸入132b，然而在有干擾的情況下，134a會(huì)選擇132b，但是134b會(huì)選擇132c以及134c會(huì)選擇132h以及其他輸出還會(huì)選擇不同輸入。由于全部其他輸入已經(jīng)被不同輸出選擇，它們?nèi)寄軌蛟跊]有任何更多延遲的情況下完成連接。干擾輸出循環(huán)判優(yōu)順序會(huì)在多個(gè)自適應(yīng)請(qǐng)求輸入的連接等待時(shí)間上具有嚴(yán)重影響。例如，如果短數(shù)據(jù)包與交換機(jī)連接以及對(duì)于一個(gè)40GbE交換機(jī)這會(huì)是一個(gè)新數(shù)據(jù)包每5個(gè)周期整個(gè)帶寬改進(jìn)因素。干擾輸出循環(huán)判有順序不影響其公平性，只改變連接到該判優(yōu)器的順序。如所描述的所述連接機(jī)制參考上面實(shí)施例，提供最可能的自適應(yīng)判優(yōu)確保最大帶寬，最小等待時(shí)間以及最低概率的最大連接等待時(shí)間當(dāng)傳輸數(shù)據(jù)橫跨網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)例如縱橫網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)?？深A(yù)測(cè)到在連接機(jī)制的每個(gè)上述實(shí)施例中，連接未完成直到第一數(shù)據(jù)傳輸從交換機(jī)輸入，跨過(guò)所述交換機(jī)連接到連接交換機(jī)輸出。交換機(jī)輸入請(qǐng)求只請(qǐng)求連接至特定輸出以及所述請(qǐng)求被接收或拒絕。然而，即便通過(guò)信號(hào)化接受輸入請(qǐng)求，所述輸出為輸入準(zhǔn)備傳輸數(shù)據(jù)包，在數(shù)據(jù)傳輸開始之前獲取更適合的輸出時(shí)不必執(zhí)行所述接受。如果可獲取更合適的輸出，可忽略初始接受，提供未開始在初始連接上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。一旦所述輸入已經(jīng)選擇發(fā)送所述數(shù)據(jù)的輸出以及通過(guò)發(fā)送第一數(shù)據(jù)結(jié)束所述選擇，對(duì)輸出的全部其他請(qǐng)求是未斷言自適應(yīng)請(qǐng)求屏蔽的一部分，如果其他輸入仍在請(qǐng)求，允許那些輸出選擇其他輸入。
權(quán)利要求
1.一種用在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備，所述交換設(shè)備包括用于接收數(shù)據(jù)包的第一多數(shù)輸入端口；用于傳輸數(shù)據(jù)包的第二多數(shù)輸出端口；以及交換網(wǎng)絡(luò)包括設(shè)置為能夠?qū)⑷魏嗡鲚斎攵丝谂c任何所述輸出端口連接的第三多數(shù)互連交換元件，每個(gè)交換元件是可操作的以將多個(gè)輸入端口之一與多個(gè)輸出端口之一連接，每個(gè)輸出端口包括輸出判優(yōu)可操作的以確定將輸入端口連接到那個(gè)輸出端口的交換元件，所述輸出判優(yōu)與那些與相關(guān)的所述輸出端口連接的交換元件連接，至少一個(gè)輸入端口包括可操作的輸入判優(yōu)以確定完成從相關(guān)輸入端口到輸出端口連接的交換元件或多個(gè)交換元件，以及至少一個(gè)輸入端口是可操作的以向至少兩個(gè)交換元件傳輸至少兩個(gè)交換請(qǐng)求信號(hào)，其中每個(gè)輸出判優(yōu)是可操作的以從與相關(guān)輸出端口連接的交換元件接收交換請(qǐng)求信號(hào)，從而確定所述輸出端口連接的輸入端口，獨(dú)立于該接收到的交換請(qǐng)求信號(hào)，以及通過(guò)所述交換元件至與所述輸入端口相關(guān)的輸入判優(yōu)的信號(hào)連接狀態(tài)信息，輸入判優(yōu)是可操作的以獨(dú)立于接收到的連接狀態(tài)信息僅選擇一個(gè)輸出端口，從而完成從所述輸入到單個(gè)輸出端口的單獨(dú)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中每個(gè)輸入端口包括可操作的路由解碼邏輯以確定傳入數(shù)據(jù)包可路由到的輸出端口的選擇，以及從該確定的選擇中產(chǎn)生適當(dāng)?shù)慕粨Q請(qǐng)求信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中每個(gè)輸入判優(yōu)是可操作的從而為連接到相關(guān)輸入端口選擇輸出端口。
4.如權(quán)利要求2或3所述的設(shè)備，其中每個(gè)輸出判優(yōu)是可操作的以向輸入判優(yōu)傳輸接收指示器值，所述輸入判優(yōu)是可操作的以接收接收指示器值，以及導(dǎo)致交換元件將所述輸入端口和與之相關(guān)的所述輸出端口連接。
5.如權(quán)利要求1，2，3或4所述的設(shè)備，其中每個(gè)輸入判優(yōu)是循環(huán)判優(yōu)。
6.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中每個(gè)輸出判優(yōu)是循環(huán)判優(yōu)。
7.如權(quán)利要求5或6所述的設(shè)備，其中循環(huán)判優(yōu)或每個(gè)循環(huán)判優(yōu)是可操作的以輪流選擇端口。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中具體到相關(guān)判優(yōu)，循環(huán)判優(yōu)或每個(gè)循環(huán)判優(yōu)是可操作的以在預(yù)定順序中選擇端口。
9.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中關(guān)于其他循環(huán)判優(yōu)，循環(huán)判優(yōu)或每個(gè)循環(huán)判優(yōu)是可操作的以在干擾順序中選擇端口。
10.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述交換網(wǎng)絡(luò)是可操作的從而將輸入端口連接到單獨(dú)輸出端口。
11.如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述交換網(wǎng)絡(luò)是可操作的從而將輸入端口連接到多個(gè)輸出端口。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述交換網(wǎng)絡(luò)是可操作的從而將輸入端口連接到全部輸出端口。
13.—種在包括交換設(shè)備的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中路由數(shù)據(jù)包的方法，交換設(shè)備包括用于接收數(shù)據(jù)包的第一多數(shù)輸入端口，用于傳輸數(shù)據(jù)包的第二多數(shù)輸出端口，以及交換網(wǎng)絡(luò)包括設(shè)置為能夠?qū)⑷魏嗡鲚斎攵丝谂c任何所述輸出端口連接的第三多數(shù)互連交換元件，每個(gè)交換兀件是可操作的以將多個(gè)輸入端口之一與多個(gè)輸出端口之一連接，每個(gè)輸出端口包括輸出判優(yōu)可操作的以確定將輸入端口連接到那個(gè)輸出端口的交換元件，所述輸出判優(yōu)與那些與相關(guān)的所述輸出端口連接的交換元件連接，至少一個(gè)輸入端口包括可操作的輸入判優(yōu)以確定完成從相關(guān)輸入端口到輸出端口連接的交換元件或多個(gè)交換元件，以及至少一個(gè)輸入端口是可操作的以向至少兩個(gè)交換元件傳輸至少兩個(gè)交換請(qǐng)求信號(hào)，所述方法包括步驟接收，在所述交換網(wǎng)絡(luò)中，來(lái)自所述交換設(shè)備的輸入端口的交換請(qǐng)求信號(hào)；傳送該接收的交換請(qǐng)求信號(hào)至所述交換元件所連接的輸出端口的輸出判優(yōu)；接收，在所述輸出判優(yōu)中，來(lái)自與相關(guān)輸出端口連接的所述交換元件交換請(qǐng)求信號(hào)；確定輸出端口獨(dú)立于該接收交換請(qǐng)求信號(hào)與哪個(gè)輸入端口連接；通過(guò)相關(guān)交換元件向與所述輸入端口相關(guān)的輸入判優(yōu)返回連接狀態(tài)信息；利用輸入判優(yōu)，獨(dú)立于接收到的連接狀態(tài)信息僅選擇一個(gè)輸出端口從而完成從所述輸入端口到單個(gè)輸出端口的單獨(dú)連接。
14.權(quán)利要求13所述的方法，其中每個(gè)輸入端口包括自適應(yīng)路由解碼邏輯，以及其中所述方法進(jìn)一步包括確定傳入數(shù)據(jù)包可被路由至的輸出端口的選擇，以及產(chǎn)生來(lái)自該確定選擇的適當(dāng)交換請(qǐng)求信號(hào)。
15.權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括為連接至相關(guān)輸入端口選擇輸出端口。
16.權(quán)利要求14或15所述的方法，進(jìn)一步包括從輸出判優(yōu)到輸入判優(yōu)傳輸接受指示器，在輸入判優(yōu)處接收所述接受指示器值，以及將輸入端口連接至與之相關(guān)的輸出端口。
17.如權(quán)利要求13-16中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中每個(gè)輸入判優(yōu)是循環(huán)判優(yōu)。
18.如前述權(quán)利要求13-17中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中每個(gè)輸出判優(yōu)是循環(huán)判優(yōu)。
19.如權(quán)利要求17-18中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，包括輪流使用循環(huán)判優(yōu)或每個(gè)循環(huán)判優(yōu)選擇端口。
20.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，包括具體到相關(guān)判優(yōu)，循環(huán)判優(yōu)或每個(gè)循環(huán)判優(yōu)在預(yù)定順序中選擇端口。
21.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，包括在干擾順序中選擇端口。
22.如前述權(quán)利要求13-21中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，包括將輸入端口連接到單獨(dú)輸出端□。
23.如權(quán)利要求13-22中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，包括將輸入端口連接到多個(gè)輸出端口。
24.如權(quán)利要求13-22中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，包括將輸入端口連接到全部輸出端口。
全文摘要
公開一種網(wǎng)絡(luò)交換自適應(yīng)路由機(jī)制以及相關(guān)的數(shù)據(jù)路由方法。特別地，公開一種能夠在縱橫交換機(jī)中選擇自適應(yīng)路由的機(jī)制。
文檔編號(hào)H04L12/935GK103026672SQ201180035100
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2011年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月21日
發(fā)明者喬恩·比克羅夫特 申請(qǐng)人:格諾多有限公司