光纤通道交换网络WRR实时调度算法分析

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstrOnauticaSinicaFeb．252012V01．33No．2306—314ISSN1000—6893ON11-1929／Vhttp：Hhkxb．buaa．edu．onhkxb@buaa．edu．CR文章编号：1000—6893(2012)02—0306—09光纤通道交换网络WRR实时调度算法分析张建东*，吴勇，史国庆，王钦媛，时洋洋西北工业大学电子信息学院，陕西西安710072摘要：随着综合航电系统的发展，1553B总线已经不能满足发展的需要，光纤

2、通道交换式网络作为新一代高性能网络通信协议被引入到航电系统中，其性能指标与整个航电系统的总体指标有着密切的关系。为了解决系统消息实时发送的问题，研究了光纤通道交换网络实时条件下加权轮询调度算法的通信性能，利用随机Petri网对光纤通道交换网络的调度过程进行了建模，通过对模型的仿真和分析，得到了数据传输量及传输时限变化时系统网络负载、延迟时间、超时消息所占比例等重要性能指标，并分析了调度算法的性能。仿真结果证明光纤通道交换式网络具有高速稳定性，加权轮询调度算法能够满足消息传输的实时性、公平性要求。关键词：航

3、空电子；光纤通道；交换网络；WRR调度算法；性能分析中图分类号：V243；TP393文献标识码：A现代飞机中采用的MIL-STD-1553B多路传输数据总线，实现了航空电子各个子系统信息的传递和共享，但由于其传输速率仅为1Mb／s，无法满足新一代飞机信息传输、处理和综合的要求。光纤通道以其独特的性能而使它可作为新一代高性能航空电子综合系统的数据总线。国外许多文献已经针对光纤通道网络的结构和标准进行深入研究，但针对其交换网络的加权轮询调度(WeightedRoundRobin，wRR)研究却不多。文献[1]

4、和文献[2]针对光纤通道的存储区域网络(StorageAreaNetwork，SAN)在分布式连续媒体文件系统的应用作了深人研究，文献[3]研究了光纤通道网络的短控制消息及其对存储网络的性能影响。文献[4]利用WRR算法对以太网的动态带宽分配进行了研究，文献[5]针对空中交通管理(AirTrafficManagement，ATM)网络的WRR进行了分析研究，文献[6]针对具有多优先级队列的物理帧时槽交换(PhysicalFrameTime-SlotSwitching，PFTS)节点的输出调度和分发提出了一

5、种BR-WRR(Borrow&ReturnWeightedRoundRobin)算法。在对光纤通道交换式网络分析方面，文献E7]在光纤通道协议的基础上将不同拓扑结构的网络抽象成终端与交换机模型的组合，并对其进行了建模分析，但没有对调度过程进行研究；文献[8]利用OPNETModeler进行建模和分析，但没有分析网络性能指标在消息数不同时的变化规律；文献[9]～文献[11]研究了光纤通道的性能评价模型和算法，但没有体现交换机的工作过程及调度过程；文献[12]～文献[14]研究了光纤通道交换式网络的系统可靠性

6、和兼容性。本文利用随机Petri网对基于光纤通道交换式网络WRR的调度过程进行了建模和性能分析。1WRR概述WRR提供了一个公平分配带宽的有效方收稿日期：2011—05—12；退修日期：2011—07-11；录用日期：2011—08-09；网络出版时间：2011—09—2108：31网络出版地址：WWW．cnki，net／kcms／detail／11．1929．V．20110921．0831．004．htmDOI：CNKI：11-1929／V．201109210831．004基金项目：航空科学基金(201

7、02053036)*通讯作者．Tel：029-88431261E—mail：jdzhang@nwpueducn亭l用榕武lZhangJD，WuY，ShiGQ，etal．AnalysisoffibrechannelswitchingnetworkWRRreal-timeschedulingalgorithm．ActaAeronau-ticaetAstronauticaSinica，2012，33<2)：306-314．张建东．吴勇．史国庆，等．光纡通道交换两络WRR实时调度算法分析．航空学报，2012．33

8、(2)：306-314．张建东等：光纤通道交换网络WRR实时调度算法分析法：每一个目的端口都被分配一个优先级，它决定了多少资源会优先分配给该路传输的数据。权重大的目的端口队列在一次循环中被服务的分组就多，相反的情况则少。当两个队列同时有输出请求时，带宽应该根据其权值分配。虽然多个队列的调度是轮询进行的，但对每个队列不是固定地分配服务时间片，如果某个队列为空，那么马上换到下一个队列调度，这样带宽资源可以得到充分的利用[15

9、。在