多維交換結(jié)構(gòu)容錯技術(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Internet網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需要,成為整個網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的瓶頸。多維交換結(jié)構(gòu)由于其靈活的擴展性,已經(jīng)成為構(gòu)建大容量、可擴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)模的擴大、節(jié)點數(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)上實現(xiàn)容錯已經(jīng)成為當(dāng)前國內(nèi)外研究的持續(xù)熱點。 多維交換結(jié)構(gòu)中的容錯技術(shù)是指部分部件失效的情況下交換網(wǎng)絡(luò)運作的能力,然而容錯技術(shù)的實現(xiàn)往往是以巨大的性能降低為代價,所以設(shè)計具有容錯能力的高性能內(nèi)部交換網(wǎng)技術(shù)是一個極具挑戰(zhàn)性且極具意義的問題,其中容錯路由是解決網(wǎng)絡(luò)故障問題的一種有效方式。容錯路由是在故障網(wǎng)絡(luò)中將消息分組從正常源節(jié)點發(fā)送

3、到正常目的節(jié)點的一種通信過程。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)計具有良好容錯能力的路由算法。 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)死鎖幾個角度出發(fā),介紹本文研究的背景知識。其次,本文介紹了多維交換結(jié)構(gòu)中容錯路由研究的主要內(nèi)容和相關(guān)的基礎(chǔ)知識。在介紹基于Mesh/Torns新的容錯路由算法之前,我們介紹了多維交換結(jié)構(gòu)容錯路由研究領(lǐng)域里一些著名的算法,并總結(jié)出良

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

5、徑最短。同時,該算法采用死鎖恢復(fù)策略解決網(wǎng)絡(luò)死鎖問題。 第二個算法是基于故障均衡環(huán)的自適應(yīng)容錯路由算法EFAM。該算法解決了現(xiàn)有容錯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,EFAM采用孔表面節(jié)點的代理機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)點能正常發(fā)揮源節(jié)點、目的節(jié)點以及路由轉(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)的容錯路由算法性能比原有容錯路由算法