5.5 虛擬通道
虛擬通道（Virtual channel，VC）被稱為互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的瑞士軍刀，最初作為避免死鎖（deadlock）的解決方案被提出，同樣在流控制中被用來(lái)避免隊(duì)首阻塞（head-of-line blocking）。隊(duì)首阻塞在所有上述提及的在每一個(gè)輸入僅有一個(gè)隊(duì)列的流控制技術(shù)都會(huì)發(fā)生，當(dāng)隊(duì)首的包被阻塞，將會(huì)使得所有后續(xù)的包在其后排隊(duì)，即使已經(jīng)有可用的資源。
本質(zhì)上，一個(gè)虛擬通道是路由器中一個(gè)獨(dú)立的隊(duì)列，多個(gè)虛擬通道共享兩個(gè)路由器之間的物理連線。通過(guò)將輸入端和多個(gè)獨(dú)立的隊(duì)列相連，隊(duì)首阻塞將會(huì)減少。當(dāng)某個(gè)虛擬通道被阻塞，其他包仍然可以通過(guò)其他虛擬通道來(lái)穿過(guò)其他物理連接。因此虛擬通道可以提高物理連接的利用率并且提升整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的吞吐率。
技術(shù)上，盡管Dally最初提出虛擬通道是用于蟲孔流控制，虛擬通道可以被應(yīng)用在所有的上述提及的流控制技術(shù)中來(lái)減少隊(duì)首阻塞，例如電路交換（circuit switching）、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)（store-and-forward）、虛擬直通（virtual cut-through）。然而，隨著片上網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)大量采用蟲孔流控制，我們?cè)谶@里假定是在蟲孔流控制下，緩存器（buffer）和連接（link）在片（flit）粒度上進(jìn)行管理和復(fù)用。一個(gè)例子如圖所示。
從例子中可以看出，如果是單通道實(shí)現(xiàn)，則B包將會(huì)始終被A包在路由器1處阻塞，盡管資源已經(jīng)允許其到達(dá)路由器2。虛擬通道的加入使得包B可以無(wú)視包A的阻塞到達(dá)路由器2。在每一個(gè)路由器上，虛擬通道被分配給頭片（head flit）一次，之后其余的片繼承并使用這個(gè)虛擬通道。使用虛擬通道流控制，來(lái)自不同包的片可以在相同的物理通道上交叉通過(guò)，從上例中時(shí)刻0和時(shí)刻2中可以觀察到。
虛擬通道也被廣泛應(yīng)用于避免死鎖，既包括在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的死鎖，也包括處理系統(tǒng)（system）級(jí)和協(xié)議（protocol）級(jí)的deadlock。
