高性能計算機中互連網(wǎng)絡的可靠性研究.pdf

1、高性能計算機是一個可以處理大型應用和處理大數(shù)據(jù)的計算系統(tǒng)。為了充分發(fā)揮高性能計算機的特性,向用戶提供滿意的服務質(zhì)量,這就要求計算系統(tǒng)必須是可靠的。隨著高端計算機系統(tǒng)(特別是超級計算機)中計算結(jié)點、芯片等組件的快速增加,連接這些組件的互連網(wǎng)絡規(guī)模也在相應擴大,互連網(wǎng)絡中出現(xiàn)故障結(jié)點的可能性急劇增大。因此,互連網(wǎng)絡的可靠性在很大程度上決定了整個計算機系統(tǒng)的可靠性。本文的主要任務有兩個：以連通度和診斷度作為互連網(wǎng)絡的可靠性度量指標,研究結(jié)點故

2、障對互連網(wǎng)絡可靠性的影響；設計典型互連網(wǎng)絡的故障診斷算法。本研究主要內(nèi)容包括：
　　⑴雖然光互連具有很高的帶寬和很低的功耗,但是當傳輸距離達到毫米級式,電互連的性能卻表現(xiàn)得更好,為了充分利用光、電互連各自的優(yōu)點,前人提出了光電轉(zhuǎn)換互連網(wǎng)絡-OTIS-使之成為互連網(wǎng)絡領域的研究熱點。眾所周知,具有n2個結(jié)點的OTIS,其連通度為n。本文進一步研究了具有n2個結(jié)點的OTIS的連通度,證明了當n為偶數(shù)時,只需要添加少量邊,就可以將OTI

3、S網(wǎng)絡的連通度提高；在故障結(jié)點數(shù)不超過一個閾值時,OTIS網(wǎng)絡中依然存在一個大型連通分支完成系統(tǒng)工作。
　?、苹ミB網(wǎng)絡中任意結(jié)點的鄰居結(jié)點同時發(fā)生故障的概率相對較小,條件連通度就是忽略了這樣的小概率事件后引入的容錯性衡量標準。k n個結(jié)點的Hypermesh網(wǎng)絡作為一種新型的光互連網(wǎng)絡,具有很多優(yōu)良的互連網(wǎng)絡特性,其可靠性得到了人們的廣泛關注。近年來,人們用公式化的最小點割集研究了互連網(wǎng)絡的條件容錯性,清晰的展示出任一結(jié)點的g-無

4、故障鄰居結(jié)點的存在,為此,本文研究了Hypermesh網(wǎng)絡中g-無故障組件的鄰居結(jié)點的規(guī)模,即最大條件連通子圖的大小。
　　⑶相較于傳統(tǒng)的精確診斷,悲觀診斷以允許一個無故障結(jié)點被誤診斷的代價,可以顯著的提升系統(tǒng)的自診斷能力。光多網(wǎng)格超立方體集成了超立方體和mesh網(wǎng)絡的優(yōu)良拓撲性質(zhì),作為一種實用的新型光互連網(wǎng)絡得到了關注。在PMC模型下光多網(wǎng)格超立方體的精確診斷度得到了驗證,本文進一步證明了光多網(wǎng)格超立方體的悲觀診斷度是精確診斷度

5、的2倍,并利用圈分解技術設計了其在PMC模型下的快速故障診斷算法。
　?、日郫B立方體網(wǎng)絡是一類規(guī)則互連網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu),它具有同維超立方體所沒有的優(yōu)良拓撲性能。近年來,人們研究了折疊立方體網(wǎng)絡在PMC模型和比較模型的精確診斷度、條件診斷度和強診斷度等問題。本文在比較模型下,證明了折疊立方體網(wǎng)絡的悲觀診斷度是其精確診斷度的2倍,并設計了一個線性時間復雜度的故障診斷算法。本文的主要工作可以總結(jié)為:研究了兩類互連網(wǎng)絡的容錯性能,并針對另外兩