直連網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、直接互連網(wǎng)絡(luò)(DirectInterconnectionNetwork)，簡(jiǎn)稱直連網(wǎng)絡(luò)，是互連網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要分支，其應(yīng)用涉及圖論、算法設(shè)計(jì)與分析、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、并行與分布式計(jì)算、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信以及大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)等諸多領(lǐng)域。本文從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、交換機(jī)制以及路由算法等方面對(duì)直連網(wǎng)絡(luò)的若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，重點(diǎn)研究直連網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于太比特路由器交換網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的技術(shù)與理論，并設(shè)計(jì)一種新的實(shí)現(xiàn)方案。 首先，第2章對(duì)直連網(wǎng)絡(luò)中幾種常見的交換

2、機(jī)制的特點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析，按照太比特路由器的要求，對(duì)幾種交換機(jī)制在不同業(yè)務(wù)環(huán)境下的性能進(jìn)行了仿真。結(jié)果表明相比其他交換機(jī)制，虛切通具有更高的吞吐率和更低的時(shí)延，是太比特路由器的首選方案。在虛切通交換機(jī)制下，針對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行了仿真，結(jié)論有益于系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 其次，研究了直連網(wǎng)絡(luò)中的路由算法設(shè)計(jì)問題，重點(diǎn)解決路由算法設(shè)計(jì)中的流量均衡和容錯(cuò)問題。第3章提出一種新的分布式流量均衡路由算法。該算法基于有限全局信息，根據(jù)當(dāng)前結(jié)點(diǎn)r跳內(nèi)的鏈路狀

3、態(tài)選擇路由，在全局信息和局部信息之間求得折中。與以往基于死鎖避免的流量均衡算法相比，新算法采用死鎖檢測(cè)與恢復(fù)機(jī)制來解決死鎖問題，實(shí)現(xiàn)真正意義上的完全自適應(yīng)路由。仿真結(jié)果表明，在不同流量模式下，新算法都取得了比現(xiàn)有算法更好的網(wǎng)絡(luò)性能。 第4章提出“均衡環(huán)”和“洞”的概念來提高現(xiàn)有容錯(cuò)路由算法的性能。均衡環(huán)的提出是為了解決現(xiàn)有容錯(cuò)路由算法中故障環(huán)成為熱點(diǎn)環(huán)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)過早飽和的缺陷。均衡環(huán)是與故障環(huán)相鄰的同心環(huán)，具有相同的形狀。根據(jù)兩環(huán)

4、上的擁塞狀況，合理分配流量，可以充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，提高網(wǎng)絡(luò)性能。引入均衡環(huán)不需要增加虛信道，不改變?cè)兴惴ǖ奶撔诺婪峙湟?guī)則及繞行規(guī)則，修改成本低，易于實(shí)現(xiàn)。仿真結(jié)果表明引入均衡環(huán)后，現(xiàn)有容錯(cuò)路由算法的時(shí)延吞吐性能都得到明顯改善。 “洞”的提出是為了彌補(bǔ)現(xiàn)有容錯(cuò)路由算法無法容忍凹型故障區(qū)域的不足。利用“洞”，通過設(shè)計(jì)合理的規(guī)則引導(dǎo)分組在洞內(nèi)外路由，可以使現(xiàn)有的凸型故障容錯(cuò)路由算法能夠容忍凹型故障區(qū)域，不需要將正常結(jié)點(diǎn)標(biāo)記為故障。引

5、入“洞”不需要增加虛信道，不改變繞行規(guī)則，修改過程簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。 在對(duì)上述關(guān)鍵技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，第5章提出了一種基于XD網(wǎng)絡(luò)的太比特路由器交換網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方案。首先研究了XD網(wǎng)絡(luò)的一些基本網(wǎng)絡(luò)特性，并與當(dāng)前流行的太比特路由器交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較。然后結(jié)合XD網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)特性，設(shè)計(jì)了兩種類型無死鎖路由算法，CFRA和EDFL算法。特別是EDFL算法在保證無死鎖無活鎖的同時(shí)，兼顧流量均衡和容錯(cuò)，取得了較好的性能。最后，設(shè)計(jì)了基于XD網(wǎng)