三層交換機之HOL擁塞


隊首阻塞(Head of Line Blocking, HOL)是一種出現在緩存式通信網絡交換中的一種現象,其交換結構通常由緩存式FIFO輸入端、交換結構(Switch Fabric)、FIFO輸出端構成。

HOL阻塞用一個現實生活中的例子說明,就如同你在一條單車道的馬路上右轉,但是前面有直行車,此時雖然右行線已經空閑,但是你也只能等待。

當在相同的輸入端口上到達的分組報文被指向不同的輸出端口時,就會出現HOL阻塞現象。

 

 造成HOL阻塞的根源是向所有轉發方向之后一個隊列,無法在不同的轉發方向之間進行調度。如果向不同的轉發方向有獨立的隊列,則可以通過在不同隊列間的輪詢調度,優化報文轉發,避免HOL阻塞。

如上圖所示,輸入隊列1和3同時有分組報文要轉發到輸出隊列4,這個時候如果Switch Fabric仲裁輸入隊列3進行數據轉發,那么輸入隊列1就必須要等待,此時其后的分組報文要轉發到輸出隊列3,雖然輸出隊列3空閑,但是也得不到處理。

 

克服HOL阻塞的方法是使用VOQ(Virtual Output Queue),其思想是在輸入端將發送到不同端口的分組報文虛擬成不同的隊列,並且彼此互不影響,這樣一來即使隊首分組報文被阻塞,也不會影響發送到其他輸出端口的分組報文轉發。

除了VOQ技術之外,還有許多解決HOL阻塞的算法,如神經網絡、iSLIP等。

 


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