一种以太网报文调度方法、系统及介质与流程

本发明涉及通信，具体涉及一种以太网报文调度方法、系统及介质。

背景技术：

1、网络芯片支持多个端口报文发送时，若多个端口共享数据缓存，则端口间需要进行报文调度，常规调度方式通过增加缓存满足系统需求；

2、以太网报文调度要求：以太网报文由网卡芯片、交换芯片等发出时，报文本身由完整性要求，若报文内插入冗余数据，则原始报文被破坏，接收设备会将其作为畸形包处理，因此以太网mac接收数据时，要求带宽匹配或存在一定加速比，保证报文不断流。

3、当芯片有多个以太网口，且共享数据缓存时，在数据缓存出口需要进行报文调度，以太网卡速率有差异时，各个以太网端口仍需满足不断流需求。

4、若数据缓存各端口共享，则数据缓存的出口存在调度要求，且调度需要满足2个规则：

5、a.满足每个端口带宽要求；

6、b.保证每个端口报文内不断流。

7、常见的调度方式包含wrr和rr调度等，由于rr的公平性，不满足多端口不通速率场景，在多数情况下不适用。

8、wrr(weighted round robin)加权循环调度各个队列，并将优先权分配给较高优先级的队列；但不具备平滑性，如图1所示，队列p0的权重为3，连续被调度3次，高权重节点连续突发访问，低权重队列p1/p2空闲，访问频次不均衡。wrr调度机制保证了每个端口的调度权重，满足了带宽要求，但没有保证时间平滑性，多数场景下不能满足报文内不断流要求。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：常见的wrr和rr调度等报文调度方式，由于rr的公平性，无法保证时间平滑性，不满足多端口不同速率场景，在多数情况下不适用；本发明目的在于提供一种以太网报文调度方法、系统及介质，在wrr调度的基础上进行方法上的改进，将wrr的访问进行平滑处理，避免低权重节点长时间处于空闲状态，平滑高权重节点连续突发访问；改进的设计方法为各端口内增加大缓存，用于吸收时间离散型；在满足性能要求前提下，有效降低芯片面积，并降低系统复杂度。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、本方案提供一种以太网报文调度方法，包括：

4、获取报文队列及其权重值；

5、根据权重值加权循环调度各报文队列中的报文形成调度队列，在此过程中对各报文队列的权重值进行平滑处理；

6、访问调度队列。

7、本方案工作原理：常见的wrr和rr调度等报文调度方式，由于rr的公平性，无法保证时间平滑性，不满足多端口不同速率场景，在多数情况下不适用；本发明目的在于提供一种以太网报文调度方法、系统及介质，在wrr调度的基础上进行方法上的改进，将wrr的访问进行平滑处理，避免低权重节点长时间处于空闲状态，平滑高权重节点连续突发访问；改进的设计方法为各端口内增加大缓存，用于吸收时间离散型；在满足性能要求前提下，有效降低芯片面积，并降低系统复杂度。

8、进一步优化方案为，所述根据权重值加权循环调度各报文队列中的报文形成调度队列，在此过程中对各报文队列的权重值进行平滑处理；包括方法：

9、s1，以一个报文队列为一个节点，初始化各节点：以各节点的权重值作为原始权重值；

10、s2，选出权重值最大的节点，将该节点作为命中节点进行当前报文调度，并计算出所有节点权重值的和s；

11、s3，将命中节点的权重值减去和s作为命中节点的权重值，将各节点的权重值加上其原始权重值，返回步骤s2进行下一次报文调度。

12、证明权重分配：三个节点a、b、c配置权重为{a,b,c}，w＝a+b+c，证明在w次调度中，a被调度a次，b被调度b次，c被调度c次。

13、a经过一次选中后，节点状态变化为：

14、a b c

15、a-w b c

16、此时，节点状态之和仍为0：sum_0＝(a-w)+b+c＝(a+b+c)-w＝0

17、之后各节点进行自加，节点权重之和变成：sum_1＝0+a+b+c＝w

18、假设a已经被选中了a轮(a<w)，即将开始第n轮选择(a<n<w)，那么节点a的状态为：

19、n*a-a*w＝a*(n-w)<0

20、其中n*a表示a在第n轮选择时，自加的结果；a*w表示a经过a次选中后，自减的结果，由于当前a的状态小于0，而sum1＝a+b+c＝w，因此a一定不会被选中。

21、由此也可以证明其他节点最多只能被选中节点权重的次数。

22、进一步优化方案为，所述方法应用于报文队列中存在权重值≥50％的情形。

23、进一步优化方案为，所述方法应用于共享缓存带宽加速比小于加速比阈值的情形。

24、在某些场景下，部分节点权重过高，要求间隔较小，而多节点调度可能导致出现间隔过大情况，swrr并不能满足这种场景要求，对节点进行分组，组内使用swrr调度，组间使用tdm调度，可进一步平滑调度节奏。

25、进一步优化方案为，当报文队列中存在权重值≥50％的情形，且要求调度间隔小于间隔阈值时，所述根据权重值加权循环调度各报文队列中的报文形成调度队列，包括分组调度过程。

26、进一步优化方案为，所述分组调度过，包括方法：

27、t1，将报文队列分割成多个报文队列组；

28、t2，每个报文队列组内按照步骤s1-s3形成组调度队列；

29、t3，基于tdm调度机制、sp调度机制、rr调度机制或swrr调度机制进行各组调度队列之间的报文调度。

30、进一步优化方案为，基于tdm调度机制进行各组调度队列之间的报文调度，包括方法：

31、对于不同的报文队列组，占用不同的时隙进行报文调度。

32、本方案还提供一种以太网报文调度系统，用于实现上述的以太网报文调度方法，包括：

33、初始化模块，用于获取报文队列，并初始化各报文队列为权重值；

34、调度平滑处理模块，用于根据权重值加权循环调度各报文队列中的报文形成调度队列，在此过程中对各报文队列的权重值进行平滑处理；

35、访问模块，用于访问调度队列。

36、进一步优化方案为，所述系统应用于报文队列中存在权重值≥50％的情形。

37、本方案还提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行可实现如上述的以太网报文调度方法。

38、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

39、本发明提供的一种以太网报文调度方法、系统及介质；在wrr调度的基础上进行方法上的改进，将wrr的访问进行平滑处理，避免低权重节点长时间处于空闲状态，平滑高权重节点连续突发访问；改进的设计方法为各端口内增加大缓存，用于吸收时间离散型；在满足性能要求前提下，有效降低芯片面积，并降低系统复杂度。与现有技术相比，本发明提出了新的共享缓存调度方式，满足了多端口以太网调度要求，同时各端口不使用大缓存的方式，有效降低芯片面积和系统复杂度，具有很大实用价值。