高维胖树系统中确定性路由容错策略实现

由于采用高维胖树拓扑结构的高性能计算机系统中叶交换机故障将严重影响系统使用,为了提高系统的可用性和可维性,基于误路由的思想提出了一套适用于高维胖树拓扑的确定性路由容错策略。其基本思路是通过误路由绕过发生故障的叶交换机,跳转至同维中其他叶交换机后,再通过正常路由到达目的节点。该容错策略可在不影响系统使用的情况下,实现故障叶交换机的屏蔽,并在实际的高维胖树系统中进行了容错实验。实验结果表明,该容错策略取得了可快速屏蔽故障叶交换机的预期效果,可以有效地提高系统维护的效率。     

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.     

InfiniBand网络胖树路由算法分析

胖树拓扑结构是搭建集群和HPC比较流行的结构,它具有无阻塞传输和对分带宽的优点。本文介绍了In-finiBand子网管理和胖树结构,分析了胖树路由算法的计算过程和相关改进。     

源路由胖树网络路由生成验证与查询方法研究

路由生成是构建源路由胖树互连网络的重要步骤之一。针对源路由胖树网络路由生成问题,采用面向对象的方法,首先建立胖树网络的拓扑结构模型并提出分段路由方法,接着研究路由生成、正确性验证、路径查询的相关算法,最后探讨路由生成验证与查询软件的设计与实现。目前,该软件已经成功应用于多个源路由胖树网络的路由生成和故障路径诊断过程中。     

胖树拓扑中高效实用的定制多播路由算法

在高性能计算领域,多播路由算法对硬件集合操作的性能具有至关重要的影响.随着系统规模的不断扩大,多播组的个数急剧增加,可能会超过硬件支持的多播表条目数,而现有的多播路由算法要么没有给出解决方案,要么存在时间开销大、多播路由经常变化等问题.为此,首先对胖树中的无冲突多播生成树数量进行了量化研究,并以此为基础提出了一种适用于胖树的高效实用的定制多播路由算法(customized multicast routing for limited multicast forwarding table size, C-MR4LMS).C-MR4LMS在构建多播树时,根据多播组的MGID(multicast global identification)静态地将多播组映射到1棵生成树中,从而快速完成多播树的构建;而在合并多播树时,仅需合并使用同一生成树的多播组,且不会改变被合并多播组的路由.然后提出了2种减少多播树冲突的方法：一是分层的MGID分配策略,以避免出现同一终端节点使用同一颜色加入多个多播组的情况;二是相互无干扰的作业节点分配策略,保证2个作业的多播组互不干扰.最后,在ibsim模拟器及神威E级原型机上对C-MR4LMS进行了测试,该多播路由算法计算多播路由的时间比现有的多播路由算法有了显著下降,最大下降了94%.     

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。     

基于SDN的胖树数据中心网络多路径路由算法

现有的多数路由算法未综合考虑链路实时传输状态和流量特征。为此,基于软件定义网络集中控制和全网管控的思想,提出一种基于链路实时状态和流量特征的多路径路由算法。该算法将数据流分为大流和小流,大流吞吐量要求较高,根据路径权重值进行路由,而小流数较多,处理复杂性要求较低,选择可用剩余带宽最大的路径作为其路由路径。仿真实验结果表明,与等价多路径算法和软件定义混合路由机制相比,该算法能够提高胖树数据中心网络的平均链路利用率和网络吞吐量。     

具有原路返回特征的改进OSRM胖树路由算法研究

胖树是最重要的互连网络拓扑结构之一。针对胖树拓扑结构,已经提出了多种路由算法,其中OSRM被证明是一种最优化的路由算法,但是所有算法都忽略了网络链路故障的易诊断性。为此,提出一种对OSRM改进的新型路由算法BT-OSRM。该算法定义了节点间的大小关系并通过比较节点大小而从OSRM路由路径与其反向路径中选择路由路径。此外,还针对常用的2级和3级胖树结构,分别详细给出了BT-OSRM2和BT-OSRM3路由算法。理论分析表明,BT OSRM路由算法不但继承了OSRM路由算法无死锁、负载均衡和性能最优等优点,而且保证了任意两节点间的路由路径具有原路返回特性,从而提高了网络故障链路的易诊断性。     

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。     

BNR：最短路径无死锁全自适应路由算法的分析与设计工具

1 引言大规模并行计算机(MPP)系统性能的发挥极大程度上依赖于互连网络的通信性能,互连网络采用的路由算法决定了消息在网络中如何选取路径,其性能对网络效率的发挥起着重要作用,根据允许选择路径的不同,路由算法有最短路径和非最短路径以及确定性和自适应性之分,自适应又有部分自适应和完全     

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.     

一种适用于2D Mesh片上网络的可重构容错路由算法

适用于2D Mesh片上网络的可重构容错路由算法,在芯片某些区域由于制造缺陷、使用老化等原因拓扑结构变得不再规整的时候,可以对网络节点重新进行配置,从而保证健康节点间的正常通信.基于SystemC的平台仿真表明该算法相对于传统算法可以获得更佳的网络性能.该算法是免于死锁的,同时对其可重构机制也给出了详细的论述.它还具有良好的扩展性,当系统规模增大的时候每个路由器的硬件开销保持恒定,而其容错能力也得到了增强.     

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。     

Fault-Tolerant Wormhole Routing with 2 Virtual Channels in Meshes

In wormhole meshes, a reliable routing is supposed to be deadlock-free and fault-tolerant. Many routing algorithms are able to tolerate a large number of faults enclosed by rectangular blocks or special convex, none of them, however, is capable of handling two convex fault regions with distance two by using only two virtual networks. In this paper, a fault-tolerant wormhole routing algorithm is presented to tolerate the disjointed convex faulty regions with distance two or no less, which do not contain any nonfaulty nodes and do not prohibit any routing as long as nodes outside faulty regions are connected in the mesh network. The processors＇ overlapping along the boundaries of different fault regions is allowed. The proposed algorithm, which routes the messages by X-Y routing algorithm in fault-free region, can tolerate convex fault-connected regions with only two virtual channels per physical channel, and is deadlock- and livelock-free. The proposed algorithm can be easily extended to adaptive routing.     

耐故障Clos网及其路由算法

提出了一种新的耐故障Clos网,通过在基础Clos网各段中增加冗余的交换单元,使其能够在发生少量故障的情况下正常工作,从而提供更可靠的服务。针对耐故障Clos网,给出一种耐故障Clos路由算法,该算法采用最小分布优先的策略逐列计算Clos网连接说明矩阵,通过重排完全实现无阻塞路由,该算法的时间复杂度在最坏情况下仅为O(N3/2)。该耐故障Clos网及其算法设计可以用于实现更为可靠的Clos网络。     

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     

Deadlock-Free Multicasting in Irregular Networks Using Prefix Routing

A deadlock-free multicast scheme called prefix multicasting in irregular networks (i.e., networks with irregular topology) is studied. In prefix routing, a compact routing table is associated with each node (processor). Basically, each outgoing channel of a node is assigned a special label and an outgoing channel is selected if its label is a prefix of the label of the destination node. Node and channel labelling in an irregular network is based on a pre-defined spanning tree which may or may not be minimum. The routing process follows a two-phase process of going up and then down along the spanning tree, with a possible cross channel between two branches of the tree between two phases. It is shown that the proposed routing scheme is deadlock- and livelock-free. The approach is extended to multicasting in which the multicast packet is first forwarded up the tree to the longest common prefix (LCP) of destinations in the multicast. The packet is then treated as a multi-head worm that can split at branches of the spanning tree as the packet is sent down the tree.     

蜂窝网络单点容错路由协议研究

容错路由是目前分布式系统热门的研究课题之一，然而目前大多数容错路由的相关研究，如Mesh、Hypercubes等，大都以mesh架构为主要环境。本论文提出了一个可在蜂窝网络架构上容忍一个错误节点的容错路由算法。若最短路径发生一个节点错误时。仍可以利用该算法找到一条近似最佳路径，它是利用在蜂窝网络的：起始点S与终点D两点坐标找出最短路径R，并将此路径以正规表示式表示，然后当发现路径中有节点故障时，则利用算法的caba=ba替换规则，绕过此错误节点。这就是本文在Honeycomb架构下提出的容错路由算法。     

The Multi-Level Communication: Efficient Routing for Interconnection Networks

In this paper, we present a general methodology for the improvement of the criteria of a given routing scheme. We study particularly the correlation between deadlock-avoidance and paths' stretch factor [28]. We prove that the methodology preserves deadlock-avoidance. As the methodology starts from a primary communication scheme, we choose routing by Eulerian cycle rules [27] as the primary scheme. To validate the methodology, we apply the resulting routing scheme to the torus network. Then, making a judicious choice with regard to certain parameters, we prove that the result is an adaptive, deadlock-free, minimal and storage efficient routing algorithm for such networks.