基于超立方体容错路由算法分析*

基于超立方体的优良的拓扑性质,提出了一个应用于超立方体网络的容错路由算法.该容错路由算法是基于局部信息的,因为路由算法在路由过程中,只需要知道其邻节点的信息,而无须知道其他节点的出错情况.对于给定的源节点和目的节点,路由算法均能够找到一条最优容错路径,并且可以预防死锁.模拟实验结果表明,路由算法所构造的路由路径长度接近于两个节点之间的最优路径长度.     

超立方体网络下的自适应容错路由研究*

针对超立方体结构的多处理机系统出现故障的问题,对容错超立方体网络的局部连通性进行了研究。根据局部连通性的特点定义了相邻节点集合类的概念,提出并证明了求解两类相邻节点集合的公式。给出了满足任意子连通性条件的超立方体网络的自适应容错路由算法。该算法是分布式和基于局部信息的,可以预防死锁。仿真实验的结果表明算法是高效的,且构建的路径长度接近于最优路径长度。     

基于NPV广义超立方体最佳容错路由算法

在网络可靠性研究中,设计较好的容错路由策略、尽可能多地记录系统中最优通路信息,一直是一项重要的研究工作.超立方体系统的容错路由算法分为可回溯算法和无回溯算法.一般说来,可回溯算法的优点是容错能力强:只要消息的源节点和目的节点有通路,该算法就能够找到把消息传递到目的地的路径;其缺点是在很多情况下传递路径不能按实际存在的最短路径传递.其代表是深度优先搜索(DFS)算法.无回溯算法是近几年人们比较关注的算法.该算法通过记录各邻接节点的故障信息,给路由算法以启发信息,使消息尽可能按实际存在的最短路径传递.这些算法的共同缺点是只能计算出Hamming距离不超过n的路由.在n维超立方体系统连通图中,如果系统存在大量的故障,不少节点对之间的最短路径大于n,因此,这些算法的容错能力差.提出了一个实例说明采用上述算法将遗失60%的路由信息.另外,由于超立方体的结构严格,实际中的真正超立方体系统不多.事实上,不少的网络系统可转换为具有大量错误节点和错误边的超立方体系统.因此,研究能适应具有大量错误节点和错误边的超立方体系统的容错路由算法是一个很有实际价值的工作.研究探讨了:(1) 定义广义超立方体系统;(2) 在超立方体系统中提出了节点通路向量(NPV)概念及其计算规则;(3) 提出了中转点技术,使得求NPV的计算复杂度降低到O(n);(4) 提出了基于NPV的广义超立方体系统最佳容错路由算法(OFTRS),该算法是一种分布式的和基于相邻节点信息的算法.由于NPV记录了超立方体系统全部最优通路和次最优通路的信息,在具有大量故障的情况下,它不会遗漏任何一条最优通路和次最优通路信息,从而实现了高效的容错路由.在这一点上,它优于其他算法.     

网络容错路由算法概率分析的一种新的方法

该文提出了一种新的概率分析方法来研究在给定结点错误概率的情况下超立方体网络强容错路由算法的容错性的概率。针对文中提出的基于新的局部连通性网络容错模型的高效的强容错路由算法犤1犦,该文首次严格证明了一个具有1024个结点的10维超立方体网络能够容许多达4.7%的错误结点而具有99%的概率确保找到正确结点组成的路径,而如果结点的错误概率不超过0.1%,则所有实际规模的超立方体网络能够具有99.9%的概率确保找到正确结点组成的路径。该算法的时间性能是最优的,且该算法构造的路径的长度不超过源结点和目的结点之间海明距离的两倍加上一个很小的常数。     

基于局部扭曲立方体的单播容错路由算法

对n维局部扭曲立方体存在节点故障时,提出了一种基于节点安全级概念的单播容错路由算法。该算法除了考虑邻接节点的安全状况外,还充分利用了局部扭曲立方体自身特有的结构,使得信息尽可能沿最优路径传递。通过模拟仿真实验可知,算法具有较高的容错能力。当故障节点的数目达到或超过一半时,算法仍能保持一个相当高的容错路由成功率,且算法所选路径在多数情况下是最优路径。     

局部扭曲立方体单播容错路由算法

在n维局部扭曲立方体存在节点故障的情况下,基于路由能力的概念提出了一种单播容错路由算法,该算法首先寻找最短路径上满足路由能力值要求的邻接节点,其次寻找非最短路径上满足路由能力值要求的邻接节点。这样求得的容错路径首先是最优路径,其次为次优路径。     

具有混合故障广义超立方体中的容错路由

针对广义超立方体网络中的同时具有大量结点和链路故障模式,提出了两类新的局部连通性概念。在这两类局部连通性概念的基础上给出了两个广义超立方体网络的分布式容错路由算法。基于两类新的局部连通性概念的广义超立方体网络容错路由算法与基于局部连通性的广义超立方体网络容错路由容错路由算法相比较,新算法提高了容错能力。     

基于子网的E-2DMesh网络容错单播路由算法

基于k-E-2DMesh子网连通概念和局部信息,提出分布式E-2DMesh网络容错单播路由算法。对算法容错性进行概率分析,假设每个节点具有独立的出错概率,推导出路由算法成功返回由正确节点组成路径的概率。推理结果表明,对于规模较大的E-2DMesh网络,当k值为3而节点出错概率小于0．03％时,该算法找到正确节点所组成路径的概率大于等于99％。其具有线性时间复杂性,构造的路由路径长度接近2点间最优路径长度。     

具有不连通子立方体的超立方体中广播路由

基于扩展的局部k—维子立方体连通的超立方体网络Hn,提出了超立方体网络Hn中新的广播容错路由算法。算法分析表明,基于扩展局部k—维子立方体连通的广播路由算法比基于局部k-子立方连通的广播路由算法提高了超立方体网络的容错性和通用性。     

具有大量错误结点的超立方体网络中的单播路由算法的设计与分析

本文讨论具有大量错误结点的超立方体网络中的单播路由算法，假定Hn是一个局部3－维子立方体连通的n-维超立方体网络并且每一个基本的3－维子立方体中分别最多有1个和2个错误结点，本文提出的单播路由算法能够在线性时间找到路径长度分别为源结点和目的结点之间大约1．5倍和2倍海明距离的次优路径，我们提出的单播路由算法只需要结点知道其邻结点的状态，而无需知道整个网络信息，也就是说，该算法是基于局部信息的，因而该算法具有很强的实际意义。     

二维网格中基于最小通路区的自适应和最小容错路由算法

网格结构是并行与分布式处理中最流行的一种网络拓扑结构。在存在故障的情况下，如何设计具有最优性的容错路由算法一直是研究的热，点问题。本文研究了采用故障块模型的二维网格的最小路由问题，提出存在最小通路的一个充分必要条件。基于最小通路区（RMP）的概念，提出一种自适应的最小容错路由算法。如果源节点和目的节点之间存在最小通路区，则在最小通路区中进行自适应最小容错路由；反之，则采用多阶段最小容错路由。主要思想就是在存在故障的情况下，尽量保证路由算法能走最短路径。因为只要求知道每个节点的局部信息，故算法是分布式的。     

Mesh网络路由算法容错性的概率分析

该文基于k-Mesh子网的概念提出了两个简单的基于局部信息和分布式的Mesh网络容错路由算法，并对其容错性进行概率分析；在每个结点具有独立的出错概率的假设条件下，推导出路由算法成功返回由正确结点组成的路径的概率．该文运用严格的数学推理，证明了Mesh网络结点出错概率只要控制在1．87％以内，则对于多达几十万个结点的Mesh网络，提出的路由算法具有99％的概率确保找到正确结点组成的路径．路由算法的时间复杂性是线性的．模拟结果表明路由算法所构造的路由路径长度非常接近于两结点之间的最优路径长度．     

Mesh网络容错广播路由算法的概率分析

One-to-all or broadcast communication is one of the most important communication patterns and occurs in many important applications in parallel computing. This paper proposes a fault tolerant, local-irdormation-based, and distributed broadcast routing algorithm based on the concept of k-submesh-cormectivity in all-port mesh networks.The paper analyzes the fault tolerance of the algorithm in terms of node failure probability. Suppose that every nodehas independent failure probability, and deduce the success probability of the broadcast routing, which successfully routes a message from a source node to all non-faulty nodes in the networks. The paper strictly proves that the broadcast routing algorithm with the success probability of 99％ to route among all non-faulty nodes on mesh networks with forty thousand nodes, in case that the node failure probability is controlled within 0.12％ Simulation results show that the algorithm is practically efficient and effective, and the time steps of the algorithm are very closeto the optimum.     

自适应路由算法优于确定性路由算法

在研究并行计算机系统的容错时。自适应路由算法是一个极为重要的研究课题．它是在网络结点出错时，算法通过可选择的路径进行路由．在每个结点具有独立的出错概率的模型下，研究Mesh网络上自适应路由算法和确定性路算法的性能．本文提出的技术使得我们能严格地推导出路由算法的成功的概率，从而能分析和比较算法的性能．研究结果表明自适应路由算法具有明显的优势：一方面确定性路算法需要全局错误信息而变得高效性，另一方面自适应路由算法对于结点出错和网络规模具有更好的健壮性而具有更高的成功概率．     

在3D-Mesh网络中的两种路由研究

在研究并行计算机系统容错时,路由算法是一个极为重要的研究课题。主要研究的是自适应路由算法和确定性路由算法在3D-Mesh网络上的性能。在每个结点具有独立的出错概率的模型下,提出的方法使得能够严格地推导出路由算法的成功概率,从而能够对算法进行分析和比较。研究结果表明,自适应路由算法具有明显的优势。一方面,自适应路由算法基于局部信息而变得高效;另一方面,自适应路由算法对于结点出错和网络规模具有更好的健壮性,而使其具有更高的成功概率。     

三维Mesh网络容错路由算法及其概率分析

基于三维Mesh网络中k-Mesh子网连通的概念提出一个简单的基于局部信息和分布式的容错路由算法，并对其容错性进行概率分析．假设每个结点具有独立的出错概率，推导出路由算法成功返回由正确结点组成的路径的概率,结果表明即使三维Mesh网络上非常简单的路由算法也有相当高的成功概率．算法的时间复杂性是线性的,所构造的路由路径长度非常接近两点间的最优路径长度．另外，基于k-Mesh子网容错模型提出的容错路由算法是基于局部信息的和分布式的，因而具有很好的实际意义．     

交换超立方体网络容错路由研究

为了研究交换超立方体网络容错路由问题,引入了相邻结点集合类的概念,提出了相邻结点集的求解公式。对于满足任意子连通性条件的交换超立方体网络,给出了基于相邻结点集合类的自适应容错路由算法及算法的步长上界。仿真实验结果表明算法是有效的。