计算机网络性能分析的研究与实现

本文对计算机网络性能分析的方法进行了较系统的研究,分析了三种网络性能分析的方法:计算机仿真方法、网络模拟方法和网络理论计算方法。在此基础上,应用计算机仿真方法对局网互连系统的工作性能进行了分析:设计了互连系统的仿真模型,建立了互连系统工作的状态转换图,并使用GPSS仿真语言对互连系统进行了仿真,最后得出一些有益的结论。     

一种高阶混合互连网络拓扑结构

随着对高性能计算机性能需求的不断提升,高性能计算机的系统规模在逐渐扩大,系统内的互连网络已经成为影响性能的关键因素。如何基于高阶路由器构建更大规模、更低网络延迟以及成本、更高网络吞吐率的互连网络,是目前的主要研究方向。针对目前广泛应用的高阶网络进行特性分析,并对其中的环网以及树网进行综合,提出了一种新型层次化混合互连网络拓扑结构。该结构具有良好的可扩展性以及通信能力,并在网络模拟器NetSim上对其性能进行了仿真和分析。     

InfiniBand:一种新型的高速互连网络

随着计算能力向数据中心的集中,消除性能瓶颈和改进系统管理变得比以往更加重要。I/O子系统是造成这类问题的关键。InfiniBand被认为是可以消除当前I/O架构性能瓶颈的一种新的I/O技术。该文首先分析当前I/O系统的瓶颈问题,然后从IBA整体架构、层次结构、通信机制与VI架构、链路特性与服务质量等方面介绍了InfiniBand的具体情况,最后将Infiniband与其它一些高性能互连网络和标准进行了比较。     

具有自适应性的star网络容错寻径策略研究

大规模并行处理机系统中寻径算法对互连网络的通信性能和系统性能起着至关重要的作用,而star互连网络作为超立方体网络的最好替代之一,其寻径问题的解决变得非常重要。在有条件的容错模型基础上,对寻径时的规则进行了研究,提出了一种基于自适应规则的容错寻径算法。对算法的正确性以及容错性进行了分析。经仿真实验证明了该算法具有较高的成功概率。在边失效独立的情况下,对star网络终端对间通信可靠性进行了分析,推导出了其约束下界,并给予了证明。     

iSCSI协议及SAN的互连技术

为了寻求NAS和SAN的融合，目前出现了多种互连技术，如：Infiniband，iSCSI，FCIP，iFCP，mFC等。着重对iSCSI进行了深入的剖析，在此基础上，将iSCSI与Infiniband，FCIP，iFCP和mFC进行了比较，以便对SAN的互连技术有一个较深的了解。     

适于云计算的异步光分组交换互连网络节点

提出一种适合云计算的异步光分组交换互连网络节点模型。节点采用主从式树型架构进行分布式控制和管理,高速数据流在各级节点基于组播方式实现异步交换,可实现大批量计算、存储节点的可扩展性互连。提出了基于循环光纤延时线的全光分组冲突解决机制。介绍了互连网络节点架构,建立了节点稳定性及时延性能分析模型,进行了数值仿真分析。结果表明,一个256字节分组在32波密集波分复用系统中传输时,分组平均等待时延为0.072 ns。因此,该节点架构可满足云计算互连网络的可扩展性及高速、大容量、实时数据交互需求。     

多机互连网络与并行算法结构关系的分析及其在Transputer网上的仿真研究

本文通过对多机互连网络建模,着重分析了并行算法结构对各种拓扑互连结构性能的影响,以及多机系统中用于结点间交换信息的通信开销,并对该模型在Transputer网上用TRANSIM进行了仿真研究。     

飞机机电综合管理框架下的水系统建模与仿真

为了提高现行服役客机机载公共设备的综合化管理水平,搭建了以ARINCA29总线互连的分布式机电综合管理数字化仿真平台,建立了该仿真平台的飞机水系统受控模型.模型主要仿真水系统中水体的调度和分配,进行了水系统模型的功能和外特性仿真.仿真结果表明,在机电综合管理数字化仿真平台上,能够有效地实现实际水系统的所有功能特性,验证了机电综合管理数字化仿真平台的有效性,为飞机机电综合管理的最终实现提供了技术基础.     

一种改进的3G无线网络丢包模型及仿真方法

通信系统的可靠性仍有待提高,无线网络的丢包问题是网络应用研究中比较重要的问题。通过对通信信道建模,利用计算机进行信道仿真,可以不完全依靠实际的网络而进行相关网络应用的分析实验。基于马尔可夫Gap模型,提出了一种改进的网络丢包模型,并基于该模型进行了分析和仿真实验。该方法不仅考虑了长时间的网络丢包状况,同时考虑了相邻丢包之间的相互关系,能够比现有模型更加准确地描述3G网络的丢包特性。     

计算机网络互连的路由算法的设计及仿真研究

互连网络目前应用最广泛、最流行的一种网络拓扑,广泛应用于多处理器系统、电话网络、分布式计算机系统及路由器交换机等领域。本文主要对直连网络的负载均衡路由算法进行了研究,提出了一种新的负载均衡路由算法。通过对该算法的仿真发现在相同的网络仿真环境下,该算法的性能要优于传统路由算法。     

基于OMNet++的大规模InfiniBand互连网络模拟系统

随着多核处理器的发展和计算需求的不断增长,高性能计算系统规模不断增大.使用模拟器对高性能计算系统进行模拟,对系统设计及优化有着重要的作用,互连网络模拟则是其中不可或缺的一部分.设计实现了一种基于OM Net++的大规模InfiniBand互连网络模拟系统,该系统通过记录的并行程序M PI消息来驱动网络仿真过程,可以模拟互连网络在程序运行过程中的工作状态,并可与消息驱动的高性能计算机模拟系统集成.通过与真实集群中节点间通信时延做对比,验证了模拟精度,并测试了模拟性能.     

Design and implementation of communication system of the Dawning 6000 supercomputer

An increasing number of supercomputers adopt a heterogeneous architecture, consisting of both general purpose CPUs and specialized accelerators. Such design is beneficial for scalability and power, but on the other hand, heterogeneity brings new challenges in communication systems to connect heterogeneous components and provide support for programming. The communication system of the Dawning 6000 connects two kinds of heterogeneous processors, Loongson and AMD, and adopts a three layer architecture with an intranode layer between heterogeneous components. To efficiently connect heterogeneous components, the system forms a global address space and provides a mechanism for message transmission via an in-node global store; and employing Infiniband network, provides an OS-bypassing virtualization method to share an Infiniband card between nodes. To facilitate programming on heterogeneous processors, it supports unified parallel C (UPC), with a modified complier based on global address space. Also, a special collective network is implemented for collective operations. Results obtained from a prototype system prove these features to be both feasible and efficient.     

Design and implementation of communication system of the Dawning 6000 supercomputer

An increasing number of supercomputers adopt a heterogeneous architecture, consisting of both general purpose CPUs and specialized accelerators. Such design is beneficial for scalability and power, but on the other hand, heterogeneity brings new challenges in communication systems to connect heterogeneous components and provide support for programming. The communication system of the Dawning 6000 connects two kinds of heterogeneous processors, Loongson and AMD, and adopts a three layer architecture with an intra-node layer between heterogeneous components. To efficiently connect heterogeneous components, the system forms a global address space and provides a mechanism for message transmission via an in-node global store; and employing Infiniband network, provides an OS-bypassing virtualization method to share an Infiniband card between nodes. To facilitate programming on heterogeneous processors, it supports unified parallel C (UPC), with a modified complier based on global address space. Also, a special collective network is implemented for collective operations. Results obtained from a prototype system prove these features to be both feasible and efficient.     

一种改进的高性能远程内存直接访问(RDMA)的实现

Infiniband体系架构(IBA)是一种新兴的互联技术,它主要用于处理节点和输入输出节点之间的互联,从而形成一个系统级的网络.为了改进通信子系统的性能,IBA提供了很多特性,其中之一就是远程直接内存访问(Romote Direct Memory Access,RDMA).但是在标准的IBA实现中,对于控制报文和小报文使用发送接收操作来进行.本文提出了一种改进的RDMA实现,使得RDMA能够应用于控制报文和小报文,从而使得传输小报文和控制报文的延迟平均降低24%.     

基于动态连接的RDMA可靠传输协议设计

未来100P/E级高性能计算机系统对网络的传输可靠性、性能均衡性、可扩展性方面有更高的需求。本文提出的RDMA传输模型,采取配置少量资源,动态连接使用的策略实现端到端的数据可靠传输。与传统的可靠通信协议如Infiniband相比,本方案的优势为:(1)支持自动重路由,可绕过网络故障区域保证消息的可靠传输;(2)支持报文乱序到达,支持源和目的间的多路径传输,提供消息的流控机制,能较好地均衡网络整体性能,减少网络热点和缓解网络拥塞;(3)基于通信接口硬件实现可靠性数据结构,不需要消耗主存为通信建立连接,具有极高的系统可扩展性。初步测试结果表明,采取了优化措施后,该协议不会增加小于4K字节消息的传输延迟。     

可重构密码处理器内部连接网络的设计与分析

提出了可重构密码处理器内部连接网络的连通性、网络宽度、网络规模等概念和设计过程中应该遵循的一些设计原则,给出了全互联、单总线、多总线3种典型的内部连接网络,并对它们的特性进行了分析。     

集群高性能通信系统综述

本文分析对比了集群系统中几种主要的高性能通信系统： Myrinet, Infiniband和 Quadricso,在硬件方面对比了链路，交换设备与主机适配器，指出各自的组成与特点，在软件方面则描述了各自的软件实现：Myrinet/GM, Infiniband/VAPI 以及 Quadrics/Elanlib的主要特点和功能，最后给出各个系统的实际性能，结果表明：Infiniband系统性能高，结构简单，对应的体系结构具有良好的前景.     

用于超大Infiniband网络的负载均衡多播路由

高性能计算中,硬件支持的多播操作对应用程序性能具有至关重要的影响.Infiniband网络中现有的两类多播路由算法中,MINIHOP-MC未考虑路由均衡性问题,导致链路edge forwarding index(EFI)指数很大,严重影响多播消息性能;SSSP-MC虽然部分考虑了路由均衡性问题,但其运行时间很长,不能满...     

HPP controller: a system controller for high performance computing

This paper introduces the design of a hyper parallel processing (HPP) controller, which is a system controller used in heterogeneous high performance computing systems. It connects several heterogeneous processors via HyperTransport (HT) interfaces, a commercial Infiniband HCA card with PCI-express interface, and a customized global synchronization network with self-defined high-speed interface. To accelerate intra-node communication and synchronization, global address space is supported and some dedicated hardware is integrated in the HPP controller to enable intra-node memory and shared I/O resources. On the prototype system with the HPP controller, evaluation results show that the proposed design achieves high communication efficiency, and obvious acceleration to synchronization operations.     

基于可信计算的网络互联模型

针对传统互联技术难以实现内外网在安全可信情况下互联互通互操作的问题,将可信计算中的相关技术应用到网络互联中,实现内外网在安全隔离情况下的信息交互。研究了网络可信互联框架模型,结合该模型,对基于身份的公钥认证算法进行改进,设计了认证系统与接入者之间的密码协议。分析实体的持续性行为进行并建立评估树模型,对接入者自身的安全状况进行综合可信度评估。最后,通过测试实验对评估方法进行分析与验证,实验结果表明,该评估模型排除时效偏差等不利因素的影响,具有可行性和有效性。