CN104869079B - 基于动态加权循环法的队列调度方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于动态加权循环法的队列调度方法，其包括以下步骤：设置各队列的调度比例及调度门限值并存储；根据调度比例为各个队列填充对应调度权值；获取各非空队列的调度权值来比较各调度权值与调度门限值的大小并根据比较结果选择队列读取数据包；根据所选队列的调度权值与读取数据包的长度计算以更新所选队列调度权值；判断所有队列是否为空或各队列调度权值是否小于等于0以确定是否重新填充各队列的调度权值进行调度。该方法预设调度门限值并比较各队列的调度权值与调度门限值的大小以优先对调度权值大于调度门限值的队列进行调度，避免高比例队列分配的流量带宽小于配置比例，保证了调度比例的准确性。本发明还提供了一种调度装置。

Description

基于动态加权循环法的队列调度方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种基于动态加权循环法的队列调度方法及装置。

背景技术

目前，在数据通信领域，通过设备的业务种类繁多且流量较大，所以在数据通信设备上都会用到队列调度，动态加权循环法(Dynamic Weighted Round-Robin，DWRR)的队列调度方法是对各队列按照配置比例为每个队列增加调度权值，在每一轮调度循环过程中，使每个队列发送的数据包字节数与填充的调度权值一致，从而到达按比例分配带宽的要求。

然而，由于DWRR的队列调度方法中是轮流对队列进行调度，当调度装置对非空且调度权值为正的队列进行轮流调度时，会导致高配置比例的队列分配的流量带宽小于配置比例，而在其他低比例配置的队列调度权值为负或0时，调度权值大的队列会存在一段时间内发送带宽大于输入带宽，在队列缓存空间有限情况下，造成队列空情况，例如，队列a、b、c、d的输入速率都为120M，DWRR配置的调度比例为1：49：50：100，端口限速为200M，调度最大包长为1K，则每轮调度循环时四个队列填充的调度权值分别为1K、49K、50K、100K，在轮流从4个队列中的非空且调度权值为正的队列中选择一个队列进行调度时，当a、b、c三个队列的调度权值用完后队列d的调度权值剩余50K，此时调度装置只会对队列d进行调度，由于队列的输入速率小于端口限速速率，队列d分配的缓存空间有限，从而会导致队列d空而其调度权值剩余即结束一轮调度循环，积累的过程会造成此队列的调度权值溢出，使队列调度发送的数据带宽小于配置比例对应的带宽而无法达到预期带宽，从而导致调度比例不准确。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种能提高调度比例准确性的基于动态加权循环法的队列调度方法及装置。

一种基于动态加权循环法的队列调度方法，其用于在调度装置端口进行队列的调度，所述基于动态加权循环法的队列调度方法包括以下步骤：

设置各队列的调度比例及一个调度门限值并存储；

根据配置的调度比例依需要为各个队列填充对应的调度权值；

在存在非空队列时获取非空队列的各个调度权值来比较各队列的调度权值与所述调度门限值的大小并根据比较结果选择相应队列读取数据包；

根据所选队列的调度权值与对应读取的数据包的长度计算以更新所选队列的调度权值；

判断所有队列是否均为空或各队列调度权值是否均小于或等于0并根据判断结果来确定是否重新填充各队列的调度权值以进行调度。

一种基于动态加权循环法的队列调度装置，其用于在调度装置端口进行队列的调度，所述基于动态加权循环法的队列调度装置包括一个配置模块、一个填充模块、一个判断模块、一个分组比较模块、一个数据包读取模块及一个更新计算模块，所述配置模块用于设置各队列的调度比例及一个调度门限值并存储，所述填充模块用于根据配置的调度比例依需要为各个队列填充对应的调度权值，所述判断模块用于判断各队列中是否存在非空队列，所述分组比较模块用于在存在非空队列时获取非空队列的各个调度权值来比较各队列的调度权值与所述调度门限值的大小，所述数据包读取模块用于根据比较结果来选择相应的队列读取数据包，所述更新计算模块用于根据所选队列的调度权值与对应读取的数据包的长度计算以更新所选队列的调度权值，在更新所选队列的调度权值后所述判断模块判断所有队列是否均为空或各队列调度权值是否均小于或等于0并根据判断结果来确定是否重新填充各队列的调度权值以进行调度。

与现有技术相比，本发明提供的基于动态加权循环法的队列调度方法及装置利用配置模块预先设置一个调度门限值，分组比较模块比较各队列的调度权值与调度门限值的大小后优先对调度权值大于调度门限值或者调度权值大于等于调度门限值的优先队列进行调度，避免高配置比例的队列分配的流量带宽小于配置比例，防止高配置比例的队列调度权值溢出，保证了动态加权循环法的队列调度比例的准确性，以使队列的带宽达到预期效果。

附图说明

图1是本发明提供的基于动态加权循环法的队列调度装置的模块示意图。

图2是本发明基于动态加权循环法的队列调度方法的流程图。

主要元件符号说明

基于DWRR的队列调度装置 100

配置模块 110

填充模块 120

基数设置单元 122

填充计算单元 124

判断模块 130

分组比较模块 140

数据包读取模块 150

更新计算模块 160

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图1，其为本发明实施方式提供的一种基于动态加权循环法(DynamicWeighted Round-Robin，DWRR)的队列调度装置100，其用于在DWRR调度装置的端口进行队列的调度，所述基于DWRR的队列调度装置100包括一个配置模块110、一个填充模块120、一个判断模块130、一个分组比较模块140、一个数据包读取模块150及一个更新计算模块160。

所述配置模块110用于设置各队列的调度比例及一个调度门限值并存储，本实施方式中，设定四个队列a、b、c、d使用DWRR调度方式映射到一个输出端口，配置四个队列a、b、c、d的调度比例为1：10：20：50，调度门限值设定为120KB(千字节)。可以理解的是，调度比例及调度门限值依需要自行设定即可。

所述填充模块120包括一个基数设置单元122及一个填充计算单元124，所述基数设置单元122用于依需要确定一个填充基数值，本实施方式中，为方便电路的处理，确定的填充基数值为一个大于最大包长的最小整数值，如以太网的最大包长为1518B(Byte)，则确定填充基数值为2K，从而保证每轮调度每个队列可以调度一个数据包。所述填充计算单元124用于依照配置模块110对各队列配置的调度比例分别乘以所确定的填充基数值以得到各个队列的调度权值。本实施方式中，队列a、b、c、d的调度权值分别为1×2K、10×2K、20×2K、50×2K，即分别为2K、20K、40K、100K。

所述判断模块130用于判断各队列中是否存在非空队列及端口的发送速率是否正常，若队列中不存在非空队列且端口的发送速率不正常即端口发送速率不在正常限速范围内时，调度装置100会处于等待状态直到端口发送速率满足端口的限速范围且存在非空队列。可以理解的是，判断模块130判断出存在非空队列后会记录下非空队列的队列号。本实施方式中，判断端口限速使用单令牌桶的方式实现，当令牌桶的令牌为正数时表示端口发送速率在正常范围内，队列中没有任何元素时表示队列为空队列，如根据队列的头尾指针或表头中的标志位等来判断队列是否为非空。

所述分组比较模块140用于在判断模块130判断队列中存在非空队列时从填充模块120中获取相应非空队列中各队列的调度权值，并比较各非空队列的调度权值与所设置的调度门限值的大小，可以理解的是，分组比较模块140根据判断模块130记录的非空队列号从填充模块中获取相对应队列的调度权值。本实施方式中，各队列的调度权值与调度门限值的大小关系分为调度权值大于或等于调度门限值的优先队列及调度权值小于调度门限值的队列。可以理解的是，各队列的调度权值与调度门限值的大小关系还可分为调度权值大于调度门限值的优先队列及调度权值小于或等于调度门限值的队列。

本实施方式中，在比较各队列调度权值与配置门限值时，使用一个4比特的权值指示信号表示队列调度权值是否大于配置门限值，如在队列的调度权值大于配置门限值时，指示信号对应比特置为1，否则置为0。

所述数据包读取模块150用于根据分组比较模块140的比较结果来选择相应的队列读取队列的一个数据包，即在分组比较模块140判断出优先队列后，数据包读取模块150先从优先队列中选择一个队列读取数据包，本实施方式中，在分组比较模块140判断出存在调度权值大于或等于调度门限值的优先队列时，即判断出指示权值信号为1的队列时，数据包读取模块150先从调度权值大于或等于调度门限值的优先队列中选择一个队列读取数据包，在分组比较模块140比较不存在调度权值大于或等于调度门限值的优先队列时，即各非空队列的调度权值小于调度门限值，数据包读取模块150从指示权值为0的各非空队列中选择一个队列读取数据包。

可以理解的是，若分组比较模块140判断出存在调度权值大于调度门限值的优先队列时，则数据包读取模块150先从调度权值大于调度门限值的优先队列中选择一个队列读取数据包，若分组比较模块140比较不存在调度权值大于调度门限值的优先队列时，即各非空队列的调度权值小于或等于调度门限值，则数据包读取模块150从小于或等于调度门限值的队列中选择一个队列读取数据包。

所述更新计算模块160用于将所选队列的调度权值减去对应读取的数据包的长度后计算得到所选队列更新后的调度权值，也即用队列的调度权值减去选择的数据包的实际长度后更新作为当前比较的值。例如，所选队列的调度权值为2K，所选队列读取的数据包的包长为1536B，则所选队列的调度权值将更新为2KB-1536B＝2×1024B-1536B＝512B，调度权值以字节(Byte)为单位。

在更新计算模块160将所选队列的调度权值进行计算更新后，判断模块130将判断所有队列是否均为空队列或各队列调度权值是否均小于或等于0并根据判断结果来确定是否重新填充各队列的调度权值以进行调度，即若所有队列均为空队列或者各队列的调度权值小于或等于0(≤0)时，本轮调度结束，填充模块120为各队列根据配置比例填充调度权值后进行下一轮调度，若所有队列不为空队列或者各队列的调度权值大于0时，判断模块130将再次判断各队列中是否存在非空队列及端口的发送速率是否正常后以继续本轮调度。

请参阅图2，其为本发明实施方式提供的一种基于动态加权循环法的队列调度方法的流程图，其用于在调度装置端口进行队列的调度，所述基于动态加权循环法的队列调度方法包括以下步骤：

S110：设置各队列的调度比例及一个调度门限值并存储；

S120：根据配置的调度比例依需要为各个队列填充对应的调度权值；

S130：判断端口发送速率是否正常且判断是否存在非空队列，若是，则进入步骤S140，若否，则等待直到端口发送速率正常且存在非空队列后进入步骤S140；

S140：比较是否存在调度权值大于或等于调度门限值的优先队列，若是，则进入步骤S150，若否，则进入步骤S160。

S150：从调度权值大于或等于调度门限值的优先队列中选择一个队列进行调度；

S160：从调度权值小于调度门限值的队列中选择一个队列进行调度；

S170：根据所选择的队列读取数据包；

S180：根据所选队列的调度权值与对应读取的数据包的长度计算以更新所选队列的调度权值；

S190：判断所有队列是否均为空或各队列调度权值是否均小于或等于0，若是，则返回步骤S120，若否，则返回步骤S130。

在步骤S110中，利用配置模块110设置各队列的调度比例及一个调度门限值并存储，本实施方式中，配置四个队列a、b、c、d的调度比例为1：10：20：50，调度门限值设定为120KB。

在步骤S120中包括以下步骤：

S121：依需要确定一个填充基数值；

S122：依照各队列配置的调度比例分别乘以所确定的填充基数值以得到各个队列的调度权值。

在步骤S121中，利用基数设置单元122依需要确定一个填充基数值，本实施方式中，确定的填充基数值为一个大于最大包长的最小整数值，如以太网的最大包长为1518B，则确定填充基数值为2K。

在步骤S122中，利用填充计算单元124依照配置模块110对各队列配置的调度比例分别乘以所确定的填充基数值以得到各个队列的调度权值。本实施方式中，如队列a、b、c、d的剩余调度权值分别为-1K、0、10K、40K，四个队列a、b、c、d的调度比例为1：10：20：50，填充基数值为2K，则队列a、b、c、d的调度权值重新填充后分别为1K、20K、50K、140K。

在步骤S130中，利用判断模块130判断各队列中是否存在非空队列及端口的发送速率是否正常，若队列中不存在非空队列且端口的发送速率不正常即端口发送速率不在正常限速范围内时，调度装置100会处于等待状态直到端口发送速率满足端口的限速范围且存在非空队列。

在步骤S140中，利用分组比较模块140比较是否存在调度权值大于或等于调度门限值的优先队列，当出现各队列的调度权值中存在大于或小于调度门限值的队列时，分组比较模块140将所有队列分为了两组，其中一组优先队列的调度权值大于或等于调度门限值，另一组队列的调度权值小于调度门限值。本实施方式中，队列a、b、c的调度权值分别为1K、20K、50K，均小于调度门限值120K，d队列的调度权值为140K，大于调度门限值120K，即四个队列分为两组，一组为队列a、b、c，权值指示信号为0，另一组为队列d，权值指示信号为1。

可以理解的是，分组比较模块140还可以将两组队列分为一组优先队列的调度权值大于调度门限值，另一组队列的调度权值小于或等于调度门限值，即可依据实际需要确定调度权值与调度门限值相等的队列是否优先调度。

在步骤S150中，在分组比较模块140判断出存在调度权值大于或等于调度门限值的优先队列时从优先队列中选择一个队列进行调度，本实施方式中，队列d的调度权值大于调度门限值，则可依据队列d的权值指示信号1来选择优先调度队列d。可以理解的是，下次调度时轮流从优先队列中选择一个队列进行调度，即若优先队列中包括两个队列，则本次调度一个队列，下次调度时轮流调度另一个队列。

在步骤S160中，在分组比较模块140比较不存在调度权值大于或等于调度门限值的优先队列时随机从调度权值小于调度门限值的队列中选择一个队列进行调度。可以理解的是，下次调度时轮流从调度权值小于调度门限值的队列中选择一个队列进行调度，即若非空队列中包括两个队列，则本次调度一个队列，下次调度时轮流调度另一个队列。

在步骤S170中，利用数据包读取模块150选择相应的队列读取队列的一个数据包，本实施方式中，若分组比较模块140判断出存在调度权值大于或等于调度门限值的优先队列时，则数据包读取模块150先优先队列中选择一个队列读取数据包，即数据包读取模块150根据队列d的权值指示信号1来选择读取队列d的数据包。

可以理解的是，若分组比较模块140比较不存在调度权值大于或等于调度门限值的优先队列时，即各非空队列的调度权值小于调度门限值，则数据包读取模块150从调度权值小于调度门限值的队列中随机选择一个队列读取数据包。

在步骤S180中，利用更新计算模块160将所选队列的调度权值减去对应读取的数据包的长度后得到所选队列更新后的调度权值。例如，所选队列的调度权值为2K，所选队列读取的数据包的包长为1536B，则所选队列的调度权值将更新为2KB-1536B＝2×1024B-1536B＝512B，调度权值以字节(Byte)为单位。

在步骤S190中，利用判断模块130判断所有队列是否均为空队列或各队列调度权值是否均小于或等于0，若所有队列均为空队列或者各队列的调度权值小于等于0(≤0)时，则本轮调度结束，返回步骤S120，即填充模块120重新为各队列根据配置比例填充调度权值后进行下一轮调度。若判断模块130判断所有队列不为空队列时，返回步骤S130继续判断端口发送速率是否正常后继续本轮调度，若判断模块130判断各队列的调度权值大于0时，返回步骤S130继续判断各队列中是否存在非空队列及端口的发送速率是否正常后以继续本轮调度。

本发明提供的基于动态加权循环法的队列调度装置100及方法中，利用配置模块110预先设置一个调度门限值，分组比较模块140比较各队列的调度权值与调度门限值的大小后优先对调度权值大于调度门限值或者调度权值大于等于调度门限值的优先队列进行调度，避免高配置比例的队列分配的流量带宽小于配置比例，防止高配置比例的队列调度权值溢出，保证了DWRR队列的调度比例的准确性，以使队列的带宽达到预期效果。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其他各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于动态加权循环法的队列调度方法，其用于在调度装置端口进行队列的调度，所述基于动态加权循环法的队列调度方法包括以下步骤：

设置各队列的调度比例及一个调度门限值并存储；

根据配置的调度比例依需要为各个队列填充对应的调度权值；

在存在非空队列时获取非空队列的各个调度权值来比较各队列的调度权值与所述调度门限值的大小并根据比较结果选择相应队列读取数据包；

根据所选队列的原有的调度权值与对应读取的数据包的长度计算新的调度权值，并用所述新的调度权值替换所选队列的原有的调度权值；

判断所有队列是否均为空或各队列调度权值是否均小于或等于0并根据判断结果来确定是否重新填充各队列的调度权值以进行调度。

2.如权利要求1所述的基于动态加权循环法的队列调度方法，其特征在于，在为各队列填充调度权值的步骤中包括以下步骤：

依需要确定一个填充基数值；

依照各队列配置的调度比例分别乘以所确定的填充基数值以得到各个队列的调度权值。

3.如权利要求1所述的基于动态加权循环法的队列调度方法，其特征在于，在更新所选队列的调度权值的步骤中包括以下步骤：

将所选队列的调度权值减去对应读取的数据包的长度后得到所 选队列更新后的调度权值。

4.如权利要求1所述的基于动态加权循环法的队列调度方法，其特征在于，在比较各队列的调度权值与调度门限值的大小步骤中包括以下步骤：

比较是否存在调度权值大于或等于所述调度门限值的优先队列，若是，则先从优先队列中选择一个队列读取数据包，若否，则从非空队列中选择一个队列读取数据包。

5.如权利要求1所述的基于动态加权循环法的队列调度方法，其特征在于，在比较各队列的调度权值与调度门限值的大小步骤中包括以下步骤：

比较是否存在调度权值大于所述调度门限值的优先队列，若是，则先从优先队列中选择一个队列读取数据包，若否，则从调度权值小于或等于所述调度门限值的队列中选择一个队列读取数据包。

6.如权利要求1所述的基于动态加权循环法的队列调度方法，其特征在于，在填充调度权值与比较调度权值的步骤之间还包括以下步骤：

判断端口发送速率是否正常且判断是否存在非空队列。

7.一种基于动态加权循环法的队列调度装置，其用于在调度装置端口进行队列的调度，所述基于动态加权循环法的队列调度装置包括：

一个配置模块，用于设置各队列的调度比例及一个调度门限值并存储；

一个填充模块，用于根据配置的调度比例依需要为各个队列填充对应的调度权值；

一个判断模块，用于判断各队列中是否存在非空队列；

一个分组比较模块，用于在存在非空队列时获取非空队列的各个调度权值来比较各队列的调度权值与所述调度门限值的大小；

一个数据包读取模块，用于根据比较结果来选择相应的队列读取数据包；

一个更新计算模块，用于根据所选队列的原有的调度权值与对应读取的数据包的长度计算新的调度权值，并用所述新的调度权值替换所选队列的原有的调度权值；

在更新所选队列的调度权值后所述判断模块判断所有队列是否均为空或各队列调度权值是否均小于或等于0并根据判断结果来确定是否重新填充各队列的调度权值以进行调度。

8.如权利要求7所述的基于动态加权循环法的队列调度装置，其特征在于，所述填充模块包括一个基数设置单元及一个填充计算单元，所述基数设置单元用于依需要确定一个填充基数值，所述填充计算单元用于依照各队列配置的调度比例分别乘以所确定的填充基数值以得到各个队列的调度权值。

9.如权利要求7所述的基于动态加权循环法的队列调度装置，其特征在于，所述分组比较模块比较是否存在调度权值大于或等于所述调度门限值的优先队列，若是，则所述数据包读取模块先从优先队列中选择一个队列读取数据包，若否，则所述数据包读取模块从非空 队列中选择一个队列读取数据包。

10.如权利要求7所述的基于动态加权循环法的队列调度装置，其特征在于，所述分组比较模块比较是否存在调度权值大于所述调度门限值的优先队列，若是，则所述数据包读取模块先从优先队列中选择一个队列读取数据包，若否，则所述数据包读取模块从调度权值小于或等于所述调度门限值的队列中选择一个队列读取数据包。