论文题目: 重端口交换结构及其调度算法
论文类型: 博士论文
论文专业: 计算机应用技术
作者: 吴俊
导师: 罗军舟
关键词: 分组交换,交换结构,输入队列,输出队列,调度算法,二分图匹配,稳定性,转发时延
文献来源: 东南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 交换结构是分组交换机/路由器的核心部件,直接决定了交换机/路由器的性能。典型的交换结构有输出队列结构和输入队列结构。输出队列结构由于需要缓存工作于N倍的线路速率,可扩展性差。输入队列结构由于存在转发冲突,需要复杂的调度算法来配置交换阵列。导致这两种结构均不能胜任高性能交换的应用。目前,在高性能交换结构的设计领域,如何在交换结构的可扩展性、性能和调度复杂性三者间进行折中仍是有待解决的的富有挑战性的课题。针对这一问题,本文设计了重端口交换结构,该交换结构利用空分并行思想有效降低了对缓存工作速率的需求。通过对重端口交换结构与输出队列结构的行为等价性和各种调度算法下的稳定性判据的研究,论证了该结构的合理性与有效性。为了使重端口交换结构更趋于实用,本文进一步研究了重端口交换结构的低复杂度并行调度算法。为此本文首先给出了一个分组延迟分析的模型,并在此基础上设计能提供时延保证的Round-Robin调度算法。其次,本文将差分技术引入Round-Robin调度算法中,设计了只需一步迭代的调度算法iSLOT。最后本文通过详尽的仿真比较了各种极大匹配调度算法和iSLOT算法在重端口结构下的性能。文中的理论分析和仿真结果均显示重端口交换结构在可扩展性、性能和调度算法复杂性三个方面基本能满足高性能交换的需求。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
插图索引
表格索引
缩略词
第一章 引言
1.1 研究背景
1.1.1 分组交换概述
1.1.2 路由器组成
1.1.3 交换结构设计问题
1.2 研究现状
1.2.1 输入队列结构
1.2.2 输入输出组合队列结构
1.2.3 扩展的结构
1.3 研究内容
第二章 DPS 交换结构
2.1 交换结构概述
2.1.1 交换部件的选择
2.1.2 缓存器位置
2.2 DPS 交换结构
2.2.1 设计动机
2.2.2 DPS 交换结构
2.2.3 DPS 与CIOQ 的能力差异
2.2.4 DPS 的可扩展性
2.3 调度模型及调度算法设计
2.3.1 调度模型
2.3.2 调度算法设计技术
2.4 小结
第三章 DPS 与OQ 的行为等价性
3.1 OQ 交换结构的行为
3.1.1 OQ 交换结构的性能
3.1.2 OQ 交换结构的行为
3.2 分路及合路策略
3.3 调度算法
3.4 DPS-2 的充分性
3.5 小结
第四章 DPS 的稳定性
4.1 稳定性概念
4.2 稳定性分析方法
4.2.1 分析方法概述
4.2.2 流体模型
4.3 DPS(D,S)的分路与合路算法
4.4 DPS 稳定性分析
4.4.1 最大加权匹配算法的稳定性
4.4.2 随机调度算法的稳定性
4.4.3 极大匹配算法的稳定性
4.5 小结
第五章 确保分组延迟的DPS 调度算法
5.1 概述
5.2 DPS(D,S)的平均时延分析
5.2.1 时延分析模型
5.2.2 平均时延估计
5.3 确保分组时延的ROUND-ROBIN 调度算法
5.3.1 FBRR 算法
5.3.2 CBRR 算法
5.4 小结
第六章 时隙间迭代的ROUND-ROBIN 调度算法
6.1 研究动机
6.2 ROUND-ROBIN 算法原理
6.3 时隙间迭代策略
6.3.1 基本的时隙间迭代算法
6.3.2 算法1 的性能仿真
6.4 ISLOT 算法
6.4.1 相对公平策略和iSLOT 算法
6.4.2 iSLOT 算法的机理分析
6.5 小结
第七章 仿真分析
7.1 仿真环境
7.1.1 交换机模型
7.1.2 流量模型
7.1.3 性能度量
7.2 IQ 结构下ISLOT 算法的性能
7.2.1 iSLOT 算法IQ 下的吞吐率
7.2.2 延迟－吞吐率性能
7.3 DPS 性能仿真
7.3.1 DPS(25,s)的性能
7.3.2 并行度小于2 时的DPS 性能
7.4 小结
第八章 总结
8.1 主要成果
8.2 与现有成果的比较
8.3 进一步研究的方向
致谢
参考文献
个人简历
博士期间论文发表情况
发布时间: 2007-06-11
参考文献
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标签：分组交换论文; 交换结构论文; 输入队列论文; 输出队列论文; 调度算法论文; 二分图匹配论文; 稳定性论文; 转发时延论文;