基三分层网络中一种基于查表的确定路由算法

路由算法对互连网络的通信性能和并行系统性能的发挥起着重要作用。针对基三分层互连网络，提出一种基于查表的使消息沿两节点间近似最短路径传递的分布式确定路由算法TDRA。该算法充分利用基三分层互连网络的层次特性，其路由表中仅保存各节点的同族节点和部分组的路由信息，路由表所占存储空间小，路由效率高。     

HDRA:一种基于历史寻径信息的分布式路由算法

直接互连网络已成为构建大规模并行系统的主流网络互连体系结构,路由算法对互连网络的通信性能和并行系统性能的发挥起着重要作用。针对静态互连网络,提出一种新的基于路由表查找技术的分布式路由算法HDRA,该算法有效地利用历史寻径信息,加快路由寻径速度,提高网络传输性能,而且算法设计简单,易于硬件实现。     

多核与众核上MNF并行算法与性能优化

高光谱遥感影像降维最大噪声分数变换(maximum noise fraction rotation,简称MNF rotation)方法运算量大,耗时长.基于多核CPU与众核MIC(many integrated cores)平台,研究MNF算法的并行方案和性能优化.通过热点分析,针对滤波、协方差矩阵运算和MNF变换等热点,提出相应并行方案和多种优化策略,量化分析优化效果,设计MKL(math kernel library)库函数实现方案并测评其性能;设计并实现基于多核CPU的C-MNF和基于CPU/MIC的M-MNF并行算法.实验结果显示,C-MNF算法在多核CPU取得的加速比为58.9~106.4,而基于CPU/MIC异构系统的M-MNF算法性能最好,加速比最高可达137倍.     

一种基于气泡流控的改进多播路由算法

多播通信在片上多核系统中占据很重要的地位,并会对多核系统上并行应用程序的性能产生很大影响。现有的多播路由算法大多存在资源利用不均衡的不足,从而导致片上缓存资源的利用率较低。提出一种新的基于气泡流控的多播路由算法,该方法充分利用了片上网络的缓存资源,并通过向网络注入气泡避免了死锁现象的产生。实验表明,该方法可以有效提高片上网络中多播通信的性能,在合成负载下,该方法相对于均衡自适应多播路由算法可以实现18.1%的网络平均时延的降低以及16.7%的网络饱和吞吐量的增加。     

基于前缀扩展的三级索引路由查找算法

根据路由表前缀扩展特性,采用特殊的结构构造索引表,提出了一种基于3级索引的储存表查找方法,进行流水线方式的并行查找。引入了缓冲池的思想,提出了一种改进的路由表更新方法,同时该算法支持动态更新。与基于压缩算法相比,该算法数据结构简单;与传统TCAM路由查找相比,可以节省约40％的功耗。此外,该算法在查找性能、路由更新和存储空间方面也有很大优势,能够达到最少访问一次存储器．最多需要访问3次实现处理一个IP数据包．     

用双链哈希表提高基于网络处理器的防火墙性能

基于网络处理器的防火墙中大量的内存访问会影响对高速网络流的处理速度。哈希表是防火墙中重要的数据结构,用拉链法解决冲突时一次查表的平均内存访问次数与相应拉链的长度成正比。把一条拉链划分成两条可以缩短链的长度,减少总的内存访问次数,从而提高系统性能。介绍了用两条链处理哈希表冲突问题的方法,分析了它对性能的影响,并以网络处理器IXP2400为例给出了具体设计和实现。     

BGP路由查表算法的分析与改进

Default-FreeZone内的路由器拥有巨大的路由表项,为了方便实现,大多数开发者在实现过程中均采用路径压缩树的数据结构对边界网关协议路由进行存储。计算机仿真分析发现,采用路径压缩树算法会引起路由搜索时间抖动严重、存储空间利用率低,路径压缩树性能受BGP路由前缀的分布特性影响。引入AVL算法解决存在的问题,可以较好地提高路由查表的性能。     

基于代数决策图的路由查找算法

为解决路由查找过程中路由表项数不断增加导致存储冗余大和查找效率低的问题,在代数决策图(ADD)的基础上,提出一种改进的路由查找算法。根据符号算法的特性对路由表项进行伪布尔函数表示,综合考虑路由表结构特征和符号算法的优势,基于ADD结构构建基于前缀的路由表,并给出路由表更新、删除、查找算法。通过国际项目管理协会提供的开源路由表进行实验仿真,结果表明该算法能够有效减少路由表操作时的内存访问次数,节省路由表存储空间。     

面向异构多核架构的自适应编译框架

针对应用在移植到异构多核高性能计算机系统中所面临的可移植性差以及性能优化难度大的问题,文中提出一种面向异构多核架构的自适应编译框架.通过源到源编译解决传统并行编程模型应用向异构多核架构的映射问题;同时利用动态剖分信息,自适应地调整插桩并配置优化策略,形成迭代式的自动优化过程.文中自适应编译框架将软硬件映射机制与优化策略结合,有效地解决了同构并行应用向异构多核架构的移植问题并提高了应用的整体性能.实验结果表明,文中基于Cell架构实现的原型系统,很好地解决了异构多核架构下应用移植性等问题,同时应用性能有所提高.     

一种基于哈希表和Trie树的快速内容路由查找算法

内容分发网络CDN(Content Delivery Network)是一个建立并覆盖在互联网之上的一层特殊网络,专门用于通过互联网高效传递丰富的多媒体内容.与传统的网络一样,要求核心路由器每秒能转发几百万个以上的分组,而实现高速分组转发的关键是路由表的组织和快速的路由查找算法.首先概述了内容路由网络的背景,罗列出了几种常见的路由查找算法,并在此基础上,引入基于Hash和Trie树的路由查找算法,最后在试验的基础上对平均查找时间、平均查找次数以及最大匹配次数进行了比较分析,试验结论显示该算法缩短了查找时间,提高了系统性能.     

一种基于硬件的大规模哈希流表设计与实现

基于流的报文处理是防火墙、入侵检测等网络安全应用的重要组成功能,其中流表是流处理技术的关键数据结构,流表的规模及访问性能直接影响到流处理的能力和速度。着眼于高速网络下大规模流表的硬件实现,设计了一种基于硬件的千万级哈希流表查找架构,并在FPGA平台上进行了实现和测试。该方案在保证访存效率的同时很好地解决了冲突的难题,利用有限的存储资源,满足了高达4 900万项的流表查找需求,测试能够实现92Mdesc/s的表查找速度,支持约220Gbps高速以太网的处理能力。     

基于前缀扩展的快速路由查找算法

该文对路由器中的快速路由查找算法进行了研究。针对路由查找算法在查找速度、算法空间复杂度以及插入和删除表项的难度算方法存在的问题,提出了一种快速路由查找算法。该算法通过构造两级索引表结构来减小路由查找的访存次数以提高查找速度;利用前缀扩展的特性并采用特殊的数据结构来构建索引表,能支持动态插入、删除和更新路由;采用压缩技术对二级索引表进行压缩,从而大大减小了路由所需的存储空间。该算法最多四次访存,最少两次访存就完成一次路由查找。由于采用了压缩方法,所需存储空间很小,该算法不仅适合于软件实现,也适合于硬件实现。查找速度快、存储空间小并支持动态插入和删除是该算法的主要特点。     

基于索引和压缩的超高速路由查找及更新算法

在下一代核心路由器的研究中．需要在规定的硬件成本和功耗限制下同时实现超高速路由表的查找和更新是目前研究的难点．论文提出了一个全新的超高速路由表查找及更新算法．该算法采用了基于索引和路由表隐式压缩的方案，不仅实现了可以在每一个SRAM的访问延时周期内输出一个路由查找结果．而且能够在两次SRAM的读写访问延时下完成路由更新．该算法功耗小，存储效率高，整个路由表的信息都可存放在容量接近于1M字节的SRAM中．     

IP Routing table compaction and sampling schemes to enhance TCAM cache performance

Routing table lookup is an important operation in packet forwarding. This operation has a significant influence on the overall performance of the network processors. Routing tables are usually stored in main memory which has a large access time. Consequently, small fast cache memories are used to improve access time. In this paper, we propose a novel routing table compaction scheme to reduce the number of entries in the routing table. The proposed scheme has three versions. This scheme takes advantage of ternary content addressable memory (TCAM) features. Two or more routing entries are compacted into one using don’t care elements in TCAM. A small compacted routing table helps to increase cache hit rate; this in turn provides fast address lookups. We have evaluated this compaction scheme through extensive simulations involving IPv4 and IPv6 routing tables and routing traces. The original routing tables have been compacted over 60% of their original sizes. The average cache hit rate has improved by up to 15% over the original tables. We have also analyzed port errors caused by caching, and developed a new sampling technique to alleviate this problem. The simulations show that sampling is an effective scheme in port error-control without degrading cache performance.     

Fast and deterministic hash table lookup using discriminative bloom filters

Hash tables are widely used in network applications, as they can achieve O(1) query, insert, and delete operations at moderate loads. However, at high loads, collisions are prevalent in the table, which increases the access time and induces non-deterministic performance. Slow rates and non-determinism can considerably hurt the performance and scalability of hash tables in the multi-threaded parallel systems such as ASIC/FPGA and multi-core. So it is critical to keep the hash operations faster and more deterministic.This paper presents a novel fast collision-free hashing scheme using Discriminative Bloom Filters (DBFs) to achieve fast and deterministic hash table lookup. DBF is a compact summary stored in on-chip memory. It is composed of an array of parallel Bloom filters organized by the discriminator. Each element lookup performs parallel membership checks on the on-chip DBF to produce a possible discriminator value. Then, the element plus the discriminator value is hashed to a possible bucket in an off-chip hash table for validating the match. This DBF-based scheme requires one off-chip memory access per lookup as well as less off-chip memory usage. Experiments show that our scheme achieves up to 8.5-fold reduction in the number of off-chip memory accesses per lookup than previous schemes.     

LinuxIP路由查找算法研究

随着Internet技术的发展,尤其是网络带宽的不断扩展,在IP路由器中,当数据包达时,需要极快的路由查找速度,但现存的路由查找受其设计算法的限制,越来越难以满足这种需要,本文在分析了Linux下的路由查找机制的基础上,提出了一种改进的基于软件的高效率路由查找算法。     

基于Hash和CAM的IPv6路由查找算法

分析实际网络中的IPv6前缀分布规律与增长趋势,提出一种基于Hash和内容可寻址存储器(CAM)的IPv6路由查找算法。将长度能被8整除的前缀存储在8个Hash表中,发生Hash冲突的前缀存储在CAM中,长度不能被8整除的前缀按照一定的组织方式存储在随机存取存储器中。分析结果表明,该算法具有较高的存储利用率、查找速率及更新速率,并且易于扩展和硬件实现。     

基于新路由表的双向搜索chord路由算法

针对结构化P2P（Peer to Peer）网络资源高效搜索问题,提出了一种基于新路由表的双向搜索chord路由算法。该算法为解决chord算法路由表中存在着大量冗余信息,查找资源效率低下等缺点,提出了一个新的路由表构造公式。该公式首次加入路由因子概念,充分考虑了网络中节点个数和资源个数对路由表的影响,在不增加路由表项的前提下,不仅基本删除了路由表的冗余项,还实现了chord环的双向查找以减少平均查找跳数。实验仿真结果表明,该算法基本消除了路由表中的冗余信息,减少了平均查找跳数,有效地提高了资源的查找效率。     

基于LSOT的高速IP路由查找算法

由于因特网速度不断提高、网络流量不断增加、路由表规模不断扩大，IP路由查找已经成为制约路由器性能的重要原因，因而受到广泛重视。目前人们已经提出几种算法用于解决IP路由查找问题，但均不能完全满足核心路由器的要求。该文提出一种基于LSOT的IP路由查找方法，它使用可变大小段表和偏移量表，能适应SRAM和FPGA芯片内存储器容量的变化，具有查找速度高、更新时间快、存储代价低、易于实现等特点，使用FPGA设计能满足10Gbps端口速率核心路由器环境的要求，使用ASIC设计能满足40Gbps端口速率核心路由器环境的要求。     

基于贝叶斯网的P2P系统路由查找算法

对等网络中的一个关键问题就是如何找到储存有期望数据的节点,因而目标资源的查询算法研究是P2P网络的关键部分,该算法决定了P2P系统的性能。在对等网络中的每一个节点都存有一张记录与之相邻的节点的路由信息表,着重讨论如何根据各节点所存储的路由表建立相应的贝叶斯网络,并分析某一节点接收到查询请求的概率,进而得出一个计算概率的数学公式。为使所得概率计算公式尽可能地符合现实情况,每一个对等点分别被赋予不同的权,随后对所赋权进行调整。最后,对每个节点的可信度提出一个设置方案,并基于可信度提出一个改进的路由算法,试验表明该算法能够一定程度上改善对等网络的性能。