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。     

一种高效全自适应路由算法的构造框架

路由算法在大规模并行处理机 (MPP)系统中对互连网络通信性能和系统性能的发挥起着关键作用 .深入分析消息在网络中寻径特性 ,提出“最佳寻径网 (BNR)”概念 ,根据 BNR构造全自适应路由算法设计框架 ,并给出一类 Mesh网络基于 BNR的全自适应路由算法 BBFAM的设计 .性能分析表明 ,BBFAM是一类高效全自适应路由算法 ,从而证明 BNR构造框架对网络设计人员确能提供有效的路由算法设计指导 .     

对角网格中的无死锁自适应路由算法

网格是多计算机中应用广泛的互连结构,提出了一种新的互连结构－对角网格。并在这种结构上提出了一类自适应无死锁的路由算法－负优先算法,证明了此算法的无死锁性。对角网格是可平面图,其结构简单,可扩充性非常好。负优先自适应路由算法的突出优点是对硬件逻辑要求简单,无须增加虚拟通道即可达 死锁和自适应。     

一种高效全自适路由算法的构造框架

路由算法在大规模并行处理机（ＭＰＰ）系统中对互连网络通信性能和系统性能的发挥起着关键作用,深入分析消息在网络中寻径特性,提出“最佳寻径网（ＢＮＲ）”概念,根据ＢＮＲ构造全自适应路由算法设计框架,并给出一类Ｍｅｓｈ网络基于ＢＮＲ的全自适应路由算法ＢＢＦＡＭ的设计,性能分析表明,ＢＢＦＡＭ是一类高效全自适应路由算法,从而证明ＢＮＲ构造框架对网络设计人员确能提供有效的路由算法设计指导。     

基于裂痕故障块的自适应容错路由表算法

基于裂痕故障块的二维网格自适应容错路由算法是一种有效的容错算法,不仅能够解决活锁问题,而且克服了传统故障块模型中状态良好的节点不能参与路由的缺陷,但同时具有明显的缺点：每次路由到以故障块边界节点为根节点的内部树时,都需要遍历此内部树,因此算法的路由长度并不是最短的。针对上述问题,提出基于裂痕故障块的自适应容错路由表算法,其中路由表由裂痕故障块内部树上的节点创建,通过路由表上保留的有用消息决定是否遍历内部树。实验结果证明,随着网格规模的扩大,该算法最大可减少70％的平均路由长度,并且其实现简单,可以有效地延长网络寿命。     

面向非规则三维片上网络的自适应可靠路由方法

面向存在永久性链接故障的非规则三维片上网络,提出一种低成本自适应可靠路由方法.首先根据非规则三维片上网络的拓扑结构,优先选择一条汉密尔顿路径进行容错路由,在没有汉密尔顿路径的情况下,则执行生成树容错路由算法绕过故障链接;然后将基于动态规划的端口选择机制拓展到三维空间,结合前述路由算法来避开网络冲突区域,完成将数据包由源路由器节点传输至目的路由器节点的路由过程.实验结果表明,与之前的AFRA方法和基于生成树的可靠路由方法相比,该方法具有较高的通信性能和可靠性,同时所需的网络开销较低.     

虫孔网络中的自适应路由算法

互连网络是大规模并行计算机的重要组成部分,路由算法是其中决定网络性能的重要因素,自适应路由算法视网络工作状态可以在源到目的结点之间存在的多条路径中选择合适的一条传送消息,因此选径的灵活性和通道利用率高,提高了网络效率,增强了网络容错能力。文中在直接网络结构基础上对采用虫孔路由的自适应算法进行讨论,给出了一个总结综述。     

三维水声传感器网络中多径容错路由协议研究

针对三维水声传感器网络中因节点或链路故障导致的路由性能低下问题,提出一种多径容错路由协议。该协议通过为每个节点设计一种称为后备箱的数据结构,并利用节点的路由表和后备箱构造主后备链路和辅后备链路,以便在节点或链路发生故障的情况下修复路由路径,确保数据的正常传输。仿真结果表明,多径容错路由协议可以减小节点或链路故障对数据传输率和网络吞吐量的影响。     

基于蚁群算法的对等网络自适应寻径协议

针对现有的蚁群算法在对等网络寻径中,不能根据访问的对等体状况去自适应克隆转发相应数目的蚂蚁,自适应设置克隆蚂蚁的TTL的问题,给出一种面向对等网络的自适应寻径模型,提出一种基于蚁群算法的对等网络自适应寻径协议AARP,描述蚁群在对等网络中自适应的克隆、寻径过程。分析和仿真实验结果表明,AARP能够以较低的寻径开销、较短的寻径时延,实现较高的寻径效率。     

基于2D-Mesh的容错路由算法

提出一种基于2D-Mesh只使用2条虚通道的容错路由算法,少于需要4条虚通道的Boppana算法,以及需要3条虚通道的Duan算法。算法基于块故障模型,故障块可以是f-ring,也可以是f-chain。无故障时算法用最短路径路由消息,当消息被故障块阻塞时使用绕道策略进行路由。在不重叠和重叠故障区情况下分别给出算法无死锁性的证明过程。     

基于Base-mn-Cube的路由算法

Ｂａｓｅ－ｎｍ－Ｃｕｂｅ是一种新型的ＭＰＰ互连网络，具有平均距离短，易实现等优点。     

Mesh网络耐故障虫孔路由

耐故障是互连网络设计中的一个重要问题。本文提出了一种新的耐故障路由算法，并将其应用于使用虫孔交换技术的Mesh网络。由于使用了较低的路由限制，这一算法具有很强的自适应性，可以在各种不同故障域的Mesh网络中保持路由的连通性和无死锁性；由于使用了最小限度的虚拟通道，这一算法所需的缓冲器资源很少，非常适宜构建低成本的耐故障互连网络；由于根据本地故障信息进行绕行故障节点的决策，这一算法的路由决策速度较快并且易于在互连网络中实现。最后网络仿真试验显示，这一算法具有良好的平滑降级使用的性能。     

Torus网络自适应容错路由算法

在应用于大规模并行计算机的互连网络的设计中,容错问题是其中的一个关键问题和难点问题。提出了一种基于Torus虫孔交换网络的容错路由算法,这一算法使用了矩形故障模型,无论故障区域大小多少和如何分布,算法始终是无死锁的,而且具有足够的自适应性,只要故障节点没有断开网络的连接,算法就能够通过选路使消息绕过故障区域,保持路由的连通性。同时,算法仅需要使用3个额外的虚拟通道。最后算法在不同故障率的Torus网络中进行了仿真实验,结果显示这一算法具有良好的平滑降级使用的特性。     

基于局部扭曲立方体的多播路由算法

局部扭曲立方体是一种新提出来用于并行计算的互联网络。经研究发现,局部扭曲立方体中已有最小路由算法存在着死锁。因此,在原有算法的基础上,提出了一种新的无死锁路由算法并给出了无死锁证明。利用将物理通道分成两条虚拟通道进而形成两个不相交的虚拟网络,将不同的点对之间的路由限定在某一个虚拟网络中,从而有效地避免了死锁的产生。同时,利用一个局部扭曲立方体可由两个低维子立文体和2-扭曲立方体构成这一性质,在局部的低维子立方体和2-扭曲立方体中均采用自适应路由,从而提高了算法的自适应性。在此基础上提出了一种多播路由算法。     

Deadlock-free adaptive routing in multicomputer networks usingvirtual channels

The use of adaptive routing in a multicomputer interconnection network improves network performance by using all available paths and provides fault tolerance by allowing messages to be routed around failed channels and nodes. Two deadlock-free adaptive routing algorithms are described. Both algorithms allocate virtual channels using a count of the number of dimension reversals a packet has performed to eliminate cycles in resource dependency graphs. The static algorithm eliminates cycles in the network channel dependency graph. The dynamic algorithm improves virtual channel utilization by permitting dependency cycles and instead eliminating cycles in the packet wait-for graph. It is proved that these algorithms are deadlock-free. Experimental measurements of their performance are presented     

Adaptive-trail routing and performance evaluation in irregularnetworks using cut-through switches

Cut-through switching promises low latency delivery and has been used in new generation switches, especially in high speed networks demanding low communication latency. The interconnection of cut-through switches provides an excellent network platform for high speed local area networks (LANs). For cost and performance reasons. Irregular topologies should be supported in such a switch-based network. Switched irregular networks are truly incrementally scalable and have potential to be reconfigured to adapt to the dynamics of network traffic conditions. Due to the arbitrary topologies of networks, it is critical to develop an efficient deadlock-free routing algorithm. A novel deadlock-free adaptive routing algorithm called adaptive-trail routing is proposed to allow irregular interconnection of cut-through switches. The adaptive routing algorithm is based on two unidirectional adaptive trails constructed from two opposite unidirectional Eulerian trails. Some heuristics are suggested in terms of the selection of Eulerian trails, the avoidance of long routing paths, and the degree of adaptivity. Extensive simulation experiments are conducted to evaluate the performance of the proposed and two other routing algorithms under different topologies and traffic workloads     

LCFAA:一个低代价的完全自适应路由算法

大规模并行处理机系统（ＭＰＰ）中路由算法对互联网络通信性能和系统性能起着重要作用。自适应路由算法具有灵活性好、网络的通道利用率高和网络容错能力强等优点,但其实现难度较大,因而目前仅在少数ＭＰＰ系统中得以实现。文中在ｍｅｓｈ结构上提出了一个低代价无死锁的安全自适应最短虫孔路由算法ＬＣＦＡＡ,该算法所需虚通道数少,具有代价低、自适应性强的特点。文中证明了算法的无死锁、无活锁性和完全自适应性,并模拟验证     

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．     

胖树中的分布式动态容错路由

面向云计算的超大规模互连网络增加了对网络容错的要求,容错已成为互连网络的重要问题.为了保证网络的高可用性和高性能,文中基于胖树网络拓扑提出了一种分布式的动态容错路由方法.该方法通过引入一套链路失效消息传播机制和一套基于链路失效信息的动态容错路由算法来实现胖树网络的分布式动态容错.相比已有方法,该方法不增加网络硬件和路由路径长度,并且具有高执行效率和高性能.实验结果表明,在m端口交换机构成的胖树中,该方法可以容忍任意m/2-1条失效链路并以高概率容忍更多条失效链路的组合,同时保持网络的高性能.     

A Comment on "Beyond Fat-tree: Unidirectional Load-Balanced Multistage Interconnection Network"

A recent work proposed to simplify fat-trees with adaptive routing by means of a load-balancing deterministic routing algorithm. The resultant network has performance figures comparable to the more complex adaptive routing fat-trees when packets need to be delivered in order. In a second work by the same authors published in IEEE CAL, they propose to simplify the fat-tree to a unidirectional multistage interconnection network (UMIN), using the same load-balancing deterministic routing algorithm. They show that comparable performance figures are achieved with much lower network complexity. In this comment we show that the proposed load-balancing deterministic routing is in fact the routing scheme used by the butterfly network. Moreover we show that the properties of the simplified UMIN network proposed by them are intrinsic to the standard butterfly and other existing UMINs.