在CICQ交换结构下实现分布式的输入排队DRR分组公平调度

传统的基于crossbar的输入排队交换结构在提供良好的QoS方面存在很大的不足,而CICQ(combined input and crosspoint buffered queuing)交换结构与传统的交换结构比,不但能在各种输入流下提供接近输出排队的吞吐率,而且能提供良好的QoS支持。基于CICQ结构,提出了在输入排队条件下实现基于流的分布式DRR分组公平调度算法的方案,并通过仿真验证了这一方案的有效性。     

在CICQ交换结构下PGPS调度算法的实现

基于CICQ结构提出了在输入排队结构下实现基于流的PGPS分组公平调度算法的方案,该结构在可管理的输入流下可提供接近100％的吞吐率。     

混合优化的CICQ交换结构调度算法

联合输入端和交叉点排队（CICQ）的Crossbar是一种性能优于传统结构的交换结构,对CICQ交换结构的特点进行了讨论并提出一种新的混合优化调度（HOPS）算法,算法在输入端调度时采取混合优化的策略,首先尽力保证系统的吞吐率性能,然后根据长队列优先的原则优化系统的时延性能。算法以轮询调度为基础,最多只在输入端进行一次比较操作,其算法复杂度仅为O(1),实现简单。通过流体模型证明该算法对满足强大数定律的许可输入流量能够达到100%的吞吐率性能。仿真结果进一步表明HOPS调度算法在各种流量模型下都能稳定运行,且具有良好的时延和吞吐率性能。     

支持公平服务的CICQ分层混合调度策略

为到达业务提供性能保障是衡量一个交换系统性能的重要参考.针对现有联合输入交叉点排队交换结构(CICQ)调度策略缺乏基于流的服务质量保障,探讨了在CICQ交换结构实施基于"流"调度的可能性,提出了一种能够为到达业务流的提供公平服务的分层混合调度策略(HSFS).HSFS采用分层的混合调度机制,每个输入、输出端口可独立地进行变长分组交换,其复杂度为O(1),具有良好可扩展特性.理论分析结果表明,HSFS无需加速便能为到达业务提供时延上限、速率和公平性保障.最后,基于SPES对HSFS的性能进行了评估.     

一种交叉点小缓存CICQ交换机高性能调度算法

CICQ（combined input crosspoint queued/queuing）结构具有内部无需提速及输入和输出的分组调度可以分布并行执行的优点,使用RR（round robin）算法在高性能交换机设计中具有独特优势.然而,CICQ交换机使用RR算法在非均匀流量下不能达到100%的吞吐率. RR-RR算法在非均匀流量下性能有两个关键因素组成：中央缓存容量大小和输入端长队列未能及时服务导致的服务损失.基于理论分析,提出了一种小缓存高性能调度算法,仿真结果表明,即使在1个信元缓存的情况下新算法在均匀与非均匀流量下均能达到100%吞吐率.新算法仅具有O（1）的复杂度,保持了RR-RR算法简单有效特性,同时克服了RR-RR算法在非均匀流量下的不稳定性.     

关于ATM交换结构的分析与构想

本文提出一种带优先权的成组排队的ATM交换结构。其基本思想是在knockout交换结构的基础上，在输入端根据优先权进行分组，同一组的输入端共享排队缓存，在输出端采用共享输出。这种结构能适应不同业务对信元丢失率及时延的不同要求，提高缓存的利用率和系统的吞吐率，而且还能大大改善交换结构的抗突发能力。     

基于交叉点缓存状态的CICQ调度算法

针对现有的联合输入交叉点排队(CICQ)调度算法在设计时未充分利用交叉点缓存状态信息的问题,提出一种CICQ状态堆调度算法。该算法分布式地运行于CICQ结构的各个输入端口和输出端口。仿真结果表明,在均匀或非均匀流量模型下,基于该算法的CICQ结构都能获得与输出排队结构相当的性能,且具有较高的时延。     

卫星CICQ交换系统调度算法研究

联合输入交叉点排队(CICQ)交换结构由于在交叉点引入少量缓存,可以将输入端口和输出端口进行有效隔离,降低调度算法的复杂度,并适用于大容量交换。为此,研究基于交叉点缓存的各种调度算法和基于CICQ的交换结构,提出一种基于流量控制的FCSA算法,通过OPNET仿真分析表明该算法在均匀分布和突发业务源的情况下具有较好的时延性能,并且复杂度低,吞吐量大。将该算法应用于星载交换机,结果表明,该算法可以满足星载交换机多业务突发传输的特点,易于硬件实施。     

高性能交换与调度仿真平台的设计与实现

仿真实验已成为交换结构和调度策略性能评价的重要手段,而目前存在的交换结构与调度策略的仿真软件在可继承性与可扩展性方面还存在缺陷.基于Crossbar交换结构,建立数学模型,引入系统级设计方法,采用面向对象技术,设计并实现了用于研究交换结构和调度策略的仿真平台——SPES(switching performance evaluation system).该平台集成了输入排队、输出排队、联合输入输出排队、联合输入交叉点排队等多种交换结构以及相应调度策略.设计上实现了业务流、交换结构和调度策略三者之间的分离,具有良好的可继承、可扩展特性.用户通过与仿真平台之间的简单交互,完成模块的添加与仿真环境参数的配置,在支持变长业务、区分服务质量模型和多交换平面仿真方面具有良好的特性.通过简单扩展。该平台还可以实现网络级性能仿真.最后给出了基于该平台,在CICQ(combined input and crosspoint queuing)交换结构下,对所提出的支持DiffServ模型的分布式调度策略DS(DiffServ supporting algorithm)在不同业务流模型下的性能测试结果,并与输入、输出排队交换结构进行了比较,展示了DS良好的性能,验证了仿真平台的合理性.     

一种无权重的高性能CICQ结构调度算法

在Crossbar交换单元的交叉节点加少量缓存的组合输入交叉节点排队(CICQ)结构，具有调度算法简单、性能优良、适于高速大容量路由器实现的特点。在总结现有研究成果的基础上，提出了一种避免仲裁指针同步的异步指针轮询算法。该算法将所有的输入、输出仲裁器的指针全部设置为异步，每个时隙静态地更新所有的仲裁器的指针，以达到网络指针去同步的目的。仿真结果表明，该算法在保持无权重算法简单性同时对不同业务流下的时延和吞吐率性能均有明显改善。     

缓冲交叉开关交换结构多播调度算法研究

高性能核心交换设备多播调度受到越来越多的关注·交叉开关结构下的多播调度方案或者性能较差,或者过于复杂,难于应用在高速交换场合·为此,提出一种面向多播的多输入队列缓冲交叉开关体系结构·将多播调度分解为信元分派、输入调度、输出调度3个可分布式并行执行的子问题,并设计了相应的调度算法,降低了算法复杂性·实验结果表明,交叉点缓冲区容量与输入队列数量对多播性能都具有很大的影响·在突发流量到达下,与单多播输入队列的体系结构相比,无论是采用O(1)复杂度的HA-RR-RR还是复杂度更高的调度算法,均能显著提高系统吞吐性能·     

支持组播的输入队列ATM交换机设计及其调度策略研究

目前基于输入队列技术的 ATM交换机的研究日益活跃 .输入队列单播调度算法的研究已经取得了较多研究成果 ,并已得到商业应用 .但输入队列组播调度算法的研究目标主要集中于提高吞吐量 ,而忽略了调度算法对组播流 Qo S的影响 ,如延迟等 .文中提出了一种支持组播功能的输入队列 ATM交换机的设计方案 ,并给出相应的输入队列组播调度算法 ,称为组播最长正则队列优先算法 (ML NQF) .调度算法 ML QNF具有改善吞吐量、满足Qo S需求和公平服务等特点 .     

一种基于CICQ支持组播公平服务的调度策略*

针对目前基于CICQ(combined input and crosspoint queuing)支持组播的调度策略在公平性和实时性能保障方面存在的不足,提出了一种简单、高效的支持组播公平服务的分层平滑轮询调度算法——mFGSR (multicast fair service and group smoothed round robin)。mFGSR依据组播业务流的权重进行分组和平滑调度,具有良好的可扩展性和公平性能,能够适应实时业务的性能需求。理论分析和仿真结果表明,该算法具有良好的时延、吞吐量和公平性能。     

缓冲交叉开关交换结构性能分析

分析了一种缓冲交叉开关交换结构在突发流量到达下的性能.通过建立分析模型,给出了每个输入端口拥有单个或多个输入队列的缓冲交叉开关结构的饱和吞吐.结果显示,对于单输入队列结构而言,随着突发平均长度的增加,饱和吞吐迅速从1下降,并收敛于0.5.随着每个输入端口输入队列数目的增加,饱和吞吐率逐渐接近1.仿真实验验证了分析模型的准确性.该结果可以用于指导基于缓冲交叉开关的路由交换设备的优化设计.     

一种交错编码的多重门限调度算法

提出一种交错编码的多重门限调度算法(interleaving coded multi-threshold scheduling,简称ICMTS).该算法将前、后级队列门限标记交错编码作为权值表征输入调度过程前、后两级队列的整体调度需求,根据交错编码的权值对前级虚拟输出队列进行优化调度判决,并通过多重门限机制降低算法的硬件资源开销.采用流模型证明当加速因子为2时,ICMTS算法可获得100%的吞吐量,并给出ICMTS算法的工程简化设计方案,复杂度为O(logN).仿真仿真结果表明,采用ICMTS算法的工程简化方案即可获得比现有算法更优的调度性能.     

Machine learning assisted OSP approach for improved QoS performance on 3D charge-trap based SSDs

Three-dimensional (3D) charge-trap based solid-state-drivers (SSDs) have become an emerging storage solution in recent years. One-shot-programming in 3D charge-trap based SSDs could deliver a maximized system input/output (I/O) throughput at the cost of degraded Quality-of-Service (QoS) performance. This paper proposes reinforcement-learning based one-shot-programming (RLOSP), a reinforcement learning based approach to improve the QoS performance for 3D charge-trap based SSDs. By learning the I/O patterns of the workload environments as well as the device internal status, the proposed approach could properly choose requests in the device queue, and allocate physical addresses for these requests during one-shot-programming. In this manner, the storage device could deliver an improved QoS performance. Experimental results reveal that the proposed approach could reduce the worst-case latency at the 99.9th percentile by 37.5%–59.2%, with an optimal system I/O throughput.     

Achieve load balancing with a dynamic re-routing CICQ switching scheme

Multi-path based routing and switching can achieve network-wide load balancing and reduce the port conflicts of switching devices.Motivated by this novel idea,in this paper,through analyzing the feasibility of implementing multi-next-hops in core switching networks comprehensively,we advance a switching scheme called MHRS(multi-next-hop re-routing switch)and a forwarding table management scheme called HMFT(hierarchical multi-stage forwarding table)to support multi-next-hop dynamical re-routing.MHRS implements dynamical re-routing in the switches according its congestion status to achieve real-time load balancing,while HMFT can provide traffic with different forwarding paths based on their QoS requirements.Theoretical analysis and simulation results show that switches equipped with HMFT and MHRS can provide good delay and throughput performance.Besides,they can reduce port conflicts significantly.