多維交換結(jié)構(gòu)容錯(cuò)技術(shù)研究.pdf

1、由于光傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展,使得Internet的傳輸網(wǎng)絡(luò)的容量迅速增加,而且光傳輸網(wǎng)絡(luò)中的各種設(shè)備成本也在不斷降低。而路由器技術(shù)的發(fā)展尚未能完全滿足整個(gè)Internet網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需要,成為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的瓶頸。多維交換結(jié)構(gòu)由于其靈活的擴(kuò)展性,已經(jīng)成為構(gòu)建大容量、可擴(kuò)展路由器的常用選擇之一,其中Mesh/Torns是多維交換網(wǎng)絡(luò)中兩種典型的互連網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。本文所研究的交換結(jié)構(gòu)就是基于Mesh/Torns的交換網(wǎng)絡(luò)。另一方面,隨著高性能路由

2、器中多維交換結(jié)構(gòu)規(guī)模的擴(kuò)大、節(jié)點(diǎn)數(shù)目的增多,多維交換結(jié)構(gòu)中部件發(fā)生故障的可能性也隨之增加,在交換結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)已經(jīng)成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究的持續(xù)熱點(diǎn)。 多維交換結(jié)構(gòu)中的容錯(cuò)技術(shù)是指部分部件失效的情況下交換網(wǎng)絡(luò)運(yùn)作的能力,然而容錯(cuò)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)往往是以巨大的性能降低為代價(jià),所以設(shè)計(jì)具有容錯(cuò)能力的高性能內(nèi)部交換網(wǎng)技術(shù)是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性且極具意義的問題,其中容錯(cuò)路由是解決網(wǎng)絡(luò)故障問題的一種有效方式。容錯(cuò)路由是在故障網(wǎng)絡(luò)中將消息分組從正常源節(jié)點(diǎn)發(fā)送

3、到正常目的節(jié)點(diǎn)的一種通信過程。為了保證多維交換結(jié)構(gòu)的高性能和高可靠性,必須設(shè)計(jì)具有良好容錯(cuò)能力的路由算法。 首先,本文從Mesh/Torns網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、蟲孔交換技術(shù)的基本理論、虛通道流控制和多維網(wǎng)絡(luò)死鎖幾個(gè)角度出發(fā),介紹本文研究的背景知識(shí)。其次,本文介紹了多維交換結(jié)構(gòu)中容錯(cuò)路由研究的主要內(nèi)容和相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)。在介紹基于Mesh/Torns新的容錯(cuò)路由算法之前,我們介紹了多維交換結(jié)構(gòu)容錯(cuò)路由研究領(lǐng)域里一些著名的算法,并總結(jié)出良

4、好的容錯(cuò)路由算法需具備的特征與性能參數(shù)。 我們?cè)O(shè)計(jì)了兩個(gè)新型的基于Mesh/Torns網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的容錯(cuò)路由算法。 第一個(gè)算法是基于死鎖恢復(fù)策略的自適應(yīng)容錯(cuò)路由算法MMAR(Minimal Misrouted AdaptiveRouting)。MMAR算法基于各非故障節(jié)點(diǎn)周圍鏈路的狀態(tài)容錯(cuò)網(wǎng)路各部件故障,且通過在故障模型凹形區(qū)域表面節(jié)點(diǎn)中設(shè)置該凹形區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)的位置信息表以避免消息進(jìn)入與其目的節(jié)點(diǎn)無關(guān)的凹形區(qū)域,以使消息繞道路

5、徑最短。同時(shí),該算法采用死鎖恢復(fù)策略解決網(wǎng)絡(luò)死鎖問題。 第二個(gè)算法是基于故障均衡環(huán)的自適應(yīng)容錯(cuò)路由算法EFAM。該算法解決了現(xiàn)有容錯(cuò)路由算法由于基于故障環(huán)繞行,容易使其成為熱環(huán)而導(dǎo)致交換網(wǎng)絡(luò)過早飽和的問題。同時(shí),EFAM采用孔表面節(jié)點(diǎn)的代理機(jī)制有效解決多維交換網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)寬孔凹型故障模型的情況,使凹型區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)能正常發(fā)揮源節(jié)點(diǎn)、目的節(jié)點(diǎn)以及路由轉(zhuǎn)發(fā)能力,提高網(wǎng)絡(luò)性能。仿真結(jié)果表明,基于故障均衡環(huán)的容錯(cuò)路由算法性能比原有容錯(cuò)路由算法