超立方体系统中基于安全通路向量的容错路由

n维超立方体结构的多处理机系统在并行与分布式处理中具有良好的性能.随着多处理机系统规模的增大,系统出现链路与节点故障的概率也随之增大,因此设计容错性更强的路由算法对n维超立方体结构的多处理机系统具有重要意义.针对系统中存在链路故障的情况,提出了用于记录最优通路的安全通路向量(safety path vectors,简称SPVs)概念,并给出了建立SPVs及其容错路由算法.其中SPVs的赋值可以通过n-1轮邻节点之间的信息交换来完成,且算法中各节点的存储开销仅为n bits,因此,SPVs是安全向量(SVs)与扩展安全向量(ESVs)的一种扩展,具有比SVs和ESVs更好的记录最优通路的能力.另外，与基于最优通路矩阵(optimal path matrices,简称OPMs)及扩展最优通路矩阵(extended optimal path matrices,简称EOPMs)的容错路由算法相比,SPVs呈指数级地降低了算法的存储开销，且能够记录OPMs和EOPMs所不能记录到的最优通路信息.理论分析和仿真实验验证了SPVs的上述性能.     

超立方体多处理机系统中基于扩展最优通路矩阵的容错路由

该文在高峰等文章的基础上，提出了针对超立方体结构多处理机系统的扩展最优通路矩阵（Extended Optimal Path Matrices,EOPMs）的概念，并给出了一个建立EIPMs的算法和基于EOPMs的容错路由算法，证明了基于EOPMs的容错路由算法是基于扩展安全向量（ESVs）^[13]和基于最优通路矩阵（OPMs)^[14]容错路由算法的扩展，与原文相比，该算法的存储开销与OPMs,相同，但记录的最优通路的信息，包含了原文所记录的最优通路的信息，使搜索最优通路的能力比它们有进一步的提高。     

用最优通路矩阵实现超立方体多处理机系统的容错路由

针对拓扑结构为超立方体的多处理机系统提出了最优通路矩阵（ＯＰＭ）的概念,并约出了一个基于最优通路矩阵的路由算法。存储于超产方体各节点中的最优通路矩阵记录系统中的故障信息,用于判定消息的源节点和目的节点之间是否存在最优通路（长度等于两节点间Ｈａｍｍｉｎｇ距离的通路）。对于ｎ维超方立体,每个节点所需的存储开销为ｎ＾２个字,基于最优通路矩阵的路由算法所选的通路的长度不超过两点间的Ｈａｍｍｉｎｇ距离加２。     

超立方体中基于极大安全通路矩阵的容错路由

n维超立方体结构的多处理机系统在并行与分布式处理中具有良好的性能,随着多处理机系统规模的增大,系统出现链路与节点故障的概率也随之增大,因此设计容错性更强的路由算法对n维超立方体结构的多处理机系统具有重要意义.针对超立方体结构的多处理机系统中存在链路故障的情况,提出了用于最优通路记录的极大安全通路矩阵(maximum safety path matrices,简称MSPMs)这一概念,给出了一种建立MSPMs及其容错路由算法.证明了MSPMs通过n-1轮邻节点之间的信息交换,能以矩阵的形式记录最多的最优通路     

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.     

局部子立方体连通的超立方体网络容错路由算法和概率分析研究

In this paper, first we analyze and give opinions of fault tolerant routing and probabilistic analysis. Then,on the basis of locally subcube-connected hypercube networks, we put forward some ideas to develop efficient fault tolerant routing algorithms and powerful probabilistic analysis techniques to study fault tolerant models and the corre-sponding routing algorithms, which is of great importance to the research of parallel computer interconnection net-works.     

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。     

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LIP和RSC的超立方体网络单播容错路由算法*

基于LIP和RSC的概念,提出了一个有效的超立方体网络单播容错路由算法.该算法不仅能容纳指数级的错误节点,而且算法效率也很高.     

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。     

基于局部故障块三维mesh/torus网的容错路由

当系统包含很少的故障点时．mesh/torus网整个系统就有可能是不可靠的．该文采用扩展的局部可靠性信息来指导三维mesh／torus网的容错路由．扩展的局部可靠性信息在每个平面内部对无故障节点分类,所以系统中的故障块也是在不同的平面上构成的,而不是基于整个系统．很多基于整个系统不可靠的节点在二维的平面中都会变成可靠的节点．不管是在可靠的系统内,甚或不可靠的系统内,扩展的局部可靠性信息都能有效地指导容错路由．不同于以往的方法,作者的方法不会将任何无故障节点设置为无效节点．所有的故障块都是在平面内构成的,而不是基于整个系统;在一个平面内．任何包含在故障块里的无故障节点仍然可作为出发点或者目标点,这样将大大提高系统的计算能力和性能．模拟结果表明该文方法大大优于已有的方法．     

Mesh网中高效无死锁自适应路由算法

提出了一种新的应用于三维Mesh网中的无死锁路由算法.在当今的商用多计算机系统中,二维和三维的Mesh网是多处理器网络最为常用的拓扑结构之一.在应用于Mesh网的平面自适应路由(Planar Adaptive Routing)算法中,每条物理通道只需三条虚拟通道就可以有效地在三维以及更高维的Mesh网中避免死锁的产生.然而,采用该算法,网络拓扑一维和三维分别有两条和一条虚拟通道始终处于空闲状态.该文所提出的算法针对三维Mesh网,每条物理通道只需两条虚拟通道就可以有效地避免死锁.文中通过充分的模拟数据验证了此算法的有效性.     

Fault-Tolerant Routing Algorithm in Meshes with Solid Faults

A fault-tolerant routing method that can tolerate solid faults using only two virtual channels is presented. The proposed routing algorithm, called FT-Ecube, not only uses a fewer number of virtual channels but also tolerates f-chains in the meshes. Furthermore, the proposed scheme misroutes messages both clockwise and counter clockwise directions to reduce channel contention on f-rings. It is shown that the proposed algorithm is deadlock-free and livelock-free in meshes when it has nonoverlapping multiple f-regions. Further, we conducted flit-level simulations to evaluate the performance of the proposed routing algorithm. As our simulation results show, FT-Ecube tolerates multiple faulty blocks using only two virtual channels per physical channel, and has good performance in terms of average latency. This work is supported by the NSF grant MIP-9705738     

基于路由选择能力的容错路由选择

本文基于路由选择能力的概念,建立了一个有效的路由选择算法,该算法在故障超立方上具有较强的容错性,并可在不连通的故障立方体或含有故障边的立方体上使用。