Для решения проблем блокировки головной очереди (HOL) на уровне виртуальных выходных очередей, потери пакетов из-за переполнения буфера и распространения перегрузок в структуре коммутации с комбинированными очередями ввода-вывода с общим кэшем (CIOQ), а также для повышения производительности и стабильности, в данной работе предлагается дизайн адаптивной обратной связи для устранения блокировок. Введение механизма таймаута на основе кредитной системы обеспечивает теоретически 100% отсутствие блокировок, значительно уменьшая влияние HOL-блокировок. Совместное применение предлагаемого алгоритма динамической регулировки виртуальных выходных очередей и адаптивного динамического алгоритма порогов позволяет снизить риск распространения перегрузок из-за переполнения буфера и тем самым повысить общую производительность системы. Теоретический анализ и результаты экспериментов показывают, что в типичных сценариях трафика максимальная пропускная способность достигает 1499,66 Гбит/с, минимальная задержка — 83 нс. Кроме того, эффективное использование пропускной способности достигает 96,94%, потери пакетов на уровне канального уровня составляют всего 0,61%, а общий уровень потерь пакетов снижен до 0,6%. По сравнению с традиционной архитектурой CIOQ и архитектурой с очередями на входе, предлагаемое решение повышает пропускную способность на 15,12% и 20,55% соответственно, снижает задержку пересылки на 26,9% и 54,7%, а стабильность системы улучшена, что полностью удовлетворяет требованиям обмена данными в сложных сценариях.

Архитектура коммутации с комбинированными очередями ввода-вывода с общим кэшем;Блокировка головной очереди (HOL);Распространение перегрузок;Адаптивная обратная связь;Протокол межсоединения PCIe