本文關(guān)鍵詞：基于輸出端包保序的交換網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)研究

  更多相關(guān)文章： Clos 令牌調(diào)度 負載均衡 動態(tài)路由 包保序

【摘要】：由于互聯(lián)網(wǎng)的快速普及和各類數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展,核心骨干網(wǎng)絡(luò)中的交換節(jié)點需要交換的流量越來越大。Crossbar結(jié)構(gòu)、共享緩存結(jié)構(gòu)等傳統(tǒng)的單級交換結(jié)構(gòu),由于其可擴展性差已經(jīng)不能滿足大容量交換的要求。為了設(shè)計大容量可擴展的交換設(shè)備,業(yè)界主要使用多級交換結(jié)構(gòu)。多級交換結(jié)構(gòu)中的Clos結(jié)構(gòu)憑借其良好的可擴展性能,成為了高速大容量交換的首選結(jié)構(gòu)。本文首先簡要介紹了各種類型的交換結(jié)構(gòu),之后根據(jù)當前交換系統(tǒng)的發(fā)展要求,提出了基于輸出端包保序的交換架構(gòu)。該交換架構(gòu)采用三級緩存型(Memory-Memory-Memory,MMM)Clos網(wǎng)絡(luò)。為了解決中間級緩存帶來的信元亂序問題,本文采用控制亂序程度,在最后的輸出級進行信元排序和包保序的方法�？刂苼y序程度主要有兩種手段:第一,采用令牌調(diào)度,減少去往同一個輸出端口的不同數(shù)據(jù)流在交換結(jié)構(gòu)中的沖突概率,第二,采用動態(tài)路由和鏈路級的負載均衡機制,將流量均攤到不同模塊中從而降低了交換單元內(nèi)沖突的概率。實現(xiàn)包保序的方法是為每個數(shù)據(jù)流設(shè)置期望值,只有完整接收的與期望值相同的數(shù)據(jù)包才能進行包重組。如果等待重組的時間超過了特定等待門限,就認為數(shù)據(jù)包中的信元部分丟失,需要更新期望值來重組下一個數(shù)據(jù)包。為了保證整個交換系統(tǒng)的可靠性和容錯能力,本文為該交換架構(gòu)設(shè)計了流量控制機制和鏈路故障下基于捆綁連接的負載均衡方案。流量控制機制可以在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞時降低進入到交換架構(gòu)的流量。而鏈路故障下基于捆綁連接的負載均衡方案可以根據(jù)當前的鏈路條數(shù)來動態(tài)調(diào)節(jié)輸入流量。最后,采用OPNET仿真軟件對輸出端包保序交換架構(gòu)進行了仿真建模,對系統(tǒng)的多個方面進行仿真驗證。仿真結(jié)果表明基于輸出端包保序交換架構(gòu)具有較好的時延特性,可以在不同流量不同包長下穩(wěn)定工作。雖然信元丟失會給交換架構(gòu)的性能帶來一定的影響,但是可以通過流控等機制讓系統(tǒng)快速地恢復(fù)到正常狀態(tài)。另外本文提出的鏈路故障下的負載均衡方案可以有效地平衡鏈路和平面的流量,讓系統(tǒng)可以更加穩(wěn)定和有效地工作。
【關(guān)鍵詞】：Clos 令牌調(diào)度 負載均衡 動態(tài)路由 包保序
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN915.05
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-16
• 第一章 緒論16-21
• 1.1 研究背景16
• 1.2 高性能路由器組成16-17
• 1.3 交換結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢17-19
• 1.4 論文的主要工作19-21
• 1.4.1 研究內(nèi)容與意義19-20
• 1.4.2 本文的結(jié)構(gòu)20-21
• 第二章 交換結(jié)構(gòu)簡介21-30
• 2.1 單級交換結(jié)構(gòu)21-24
• 2.1.1 共享總線交換結(jié)構(gòu)21-22
• 2.1.2 共享緩存交換結(jié)構(gòu)22
• 2.1.3 Crossbar結(jié)構(gòu)22-24
• 2.2 多級交換結(jié)構(gòu)24-29
• 2.2.1 Banyan結(jié)構(gòu)25-26
• 2.2.2 Clos結(jié)構(gòu)26-29
• 2.2.3 多級多平面交換結(jié)構(gòu)29
• 2.3 本章小結(jié)29-30
• 第三章 基于輸出端包保序的交換網(wǎng)絡(luò)總體架構(gòu)設(shè)計30-50
• 3.1 基于輸出端包保序的交換網(wǎng)絡(luò)整體架構(gòu)30-34
• 3.1.1 設(shè)計背景與設(shè)計目標30-31
• 3.1.2 方案概述31-34
• 3.1.2.1 方案選擇31-33
• 3.1.2.2 方案概述33-34
• 3.2 FAP總體架構(gòu)34-41
• 3.2.1 IM35-37
• 3.2.1.1 入口流量管理模塊35-36
• 3.2.1.2 信元發(fā)送模塊36-37
• 3.2.1.3 路由處理模塊37
• 3.2.2 OM37-41
• 3.2.2.1 信元接收模塊38-41
• 3.2.2.2 出口流量管理模塊41
• 3.3 CM總體架構(gòu)41-46
• 3.3.1 數(shù)據(jù)信元傳輸模塊43-45
• 3.3.2 控制信元傳輸模塊45
• 3.3.3 路由處理模塊45-46
• 3.4 拓撲結(jié)構(gòu)46-49
• 3.4.1 單級拓撲結(jié)構(gòu)46-47
• 3.4.2 多級拓撲結(jié)構(gòu)47-49
• 3.5 本章小節(jié)49-50
• 第四章 基于輸出端包保序的交換架構(gòu)功能設(shè)計50-62
• 4.1 令牌調(diào)度方案50-52
• 4.2 流控方案52-58
• 4.2.1 LCFC流控52-54
• 4.2.2 UCFC流控54-56
• 4.2.3 MCFC流控56-58
• 4.2.4 PGCFC流控58
• 4.3 鏈路故障下基于Bundle連接的負載均衡方案58-61
• 4.4 本章小結(jié)61-62
• 第五章 基于輸出端包保序交換架構(gòu)仿真驗證62-88
• 5.1 仿真建模設(shè)計62-67
• 5.1.1 FAP節(jié)點建模62-63
• 5.1.2 CM節(jié)點建模63-64
• 5.1.3 規(guī)�；W(wǎng)絡(luò)拓撲自動生成方法64-67
• 5.2 仿真結(jié)果分析67-87
• 5.2.1 交換架構(gòu)性能測試69-83
• 5.2.1.1 不同流量下交換架構(gòu)性能測試69-72
• 5.2.1.2 不同包長下交換架構(gòu)性能測試72-76
• 5.2.1.3 混合業(yè)務(wù)下交換架構(gòu)性能測試76-77
• 5.2.1.4 信元丟失對交換架構(gòu)性能的影響77-82
• 5.2.1.5 仿真分析82-83
• 5.2.2 鏈路故障下的基于Bundle連接的負載均衡測試83-87
• 5.2.2.1 三種負載均衡方案的功能測試83-84
• 5.2.2.2 三種負載均衡方案的性能測試84-87
• 5.3 本章小節(jié)87-88
• 第六章 總結(jié)與展望88-90
• 6.1 本文小結(jié)88
• 6.2 工作展望88-90
• 致謝90-91
• 參考文獻91-93
• 攻讀碩士期間取得的成果93-94

【參考文獻】

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本文編號：636112