直連網絡關鍵技術的研究.pdf

1、直接互連網絡(DirectInterconnectionNetwork)，簡稱直連網絡，是互連網絡的一個重要分支，其應用涉及圖論、算法設計與分析、計算機體系結構、并行與分布式計算、計算機網絡與通信以及大規(guī)模集成電路設計等諸多領域。本文從拓撲結構、交換機制以及路由算法等方面對直連網絡的若干關鍵技術進行了研究，重點研究直連網絡應用于太比特路由器交換網絡系統(tǒng)的技術與理論，并設計一種新的實現(xiàn)方案。 首先，第2章對直連網絡中幾種常見的交換

2、機制的特點進行對比分析，按照太比特路由器的要求，對幾種交換機制在不同業(yè)務環(huán)境下的性能進行了仿真。結果表明相比其他交換機制，虛切通具有更高的吞吐率和更低的時延，是太比特路由器的首選方案。在虛切通交換機制下，針對不同網絡參數進行了仿真，結論有益于系統(tǒng)設計。 其次，研究了直連網絡中的路由算法設計問題，重點解決路由算法設計中的流量均衡和容錯問題。第3章提出一種新的分布式流量均衡路由算法。該算法基于有限全局信息，根據當前結點r跳內的鏈路狀

3、態(tài)選擇路由，在全局信息和局部信息之間求得折中。與以往基于死鎖避免的流量均衡算法相比，新算法采用死鎖檢測與恢復機制來解決死鎖問題，實現(xiàn)真正意義上的完全自適應路由。仿真結果表明，在不同流量模式下，新算法都取得了比現(xiàn)有算法更好的網絡性能。 第4章提出“均衡環(huán)”和“洞”的概念來提高現(xiàn)有容錯路由算法的性能。均衡環(huán)的提出是為了解決現(xiàn)有容錯路由算法中故障環(huán)成為熱點環(huán)導致網絡過早飽和的缺陷。均衡環(huán)是與故障環(huán)相鄰的同心環(huán)，具有相同的形狀。根據兩環(huán)

4、上的擁塞狀況，合理分配流量，可以充分利用網絡資源，提高網絡性能。引入均衡環(huán)不需要增加虛信道，不改變原有算法的虛信道分配規(guī)則及繞行規(guī)則，修改成本低，易于實現(xiàn)。仿真結果表明引入均衡環(huán)后，現(xiàn)有容錯路由算法的時延吞吐性能都得到明顯改善。 “洞”的提出是為了彌補現(xiàn)有容錯路由算法無法容忍凹型故障區(qū)域的不足。利用“洞”，通過設計合理的規(guī)則引導分組在洞內外路由，可以使現(xiàn)有的凸型故障容錯路由算法能夠容忍凹型故障區(qū)域，不需要將正常結點標記為故障。引

5、入“洞”不需要增加虛信道，不改變繞行規(guī)則，修改過程簡單，易于實現(xiàn)。 在對上述關鍵技術研究的基礎上，第5章提出了一種基于XD網絡的太比特路由器交換網絡的設計方案。首先研究了XD網絡的一些基本網絡特性，并與當前流行的太比特路由器交換網絡結構進行比較。然后結合XD網絡的網絡特性，設計了兩種類型無死鎖路由算法，CFRA和EDFL算法。特別是EDFL算法在保證無死鎖無活鎖的同時，兼顧流量均衡和容錯，取得了較好的性能。最后，設計了基于XD網