動(dòng)態(tài)狀態(tài)驅(qū)動(dòng)的流控及Torus網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)路由方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種動(dòng)態(tài)狀態(tài)驅(qū)動(dòng)的流控及Torus網(wǎng)絡(luò)自 適應(yīng)路由方法。
【背景技術(shù)】
[0002] Torus網(wǎng)絡(luò)是一種完全對(duì)稱的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，具有很多優(yōu)良特性，如網(wǎng)絡(luò)直徑小，所有 節(jié)點(diǎn)度相同，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，路徑多以及可擴(kuò)展性好等。因此被廣泛應(yīng)用于商用系統(tǒng)中，如2004 年超級(jí)計(jì)算機(jī)TOP500中排名第一的IBMBlueGene/L就采用了 3-DTorus網(wǎng)絡(luò)；最新的 超級(jí)計(jì)算機(jī)IBMBlueGene/Q和2011年TOP500中排名第一的KComputer就分別采用了 5-DTorus和6-DTorus網(wǎng)絡(luò)作為系統(tǒng)互連結(jié)構(gòu)，因此在Torus網(wǎng)絡(luò)中設(shè)計(jì)高效、無死鎖路 由方法至關(guān)重要。
[0003] 虛切通交換（VirtualCut-ThroughSwitching)引入了流水線式消息傳輸，在路 由器完全接收分組之前，分組直接跨到下一個(gè)路由器上。VCT交換被廣泛用于超級(jí)計(jì)算機(jī) 中，如商用超級(jí)計(jì)算機(jī)CrayXT，IBMBlueGeneQ就采用了VCT交換技術(shù)。
[0004] 如何在Torus網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有的較少數(shù)量的虛通道（VirtualChannel)資源和緩沖區(qū) (Buffer)資源的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出緩沖區(qū)資源使用均衡的流控技術(shù)，并提出高效的無死鎖完 全自適應(yīng)路由方法成為一個(gè)新的亟待解決的研宄課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供了一種動(dòng)態(tài)狀態(tài)驅(qū)動(dòng)的流控及Torus網(wǎng)絡(luò)自 適應(yīng)路由方法，能夠有效避免死鎖，提高了系統(tǒng)性能。
[0006] 第一方面，本發(fā)明提供一種路由器虛擬通道狀態(tài)更新方法，包括：
[0007] T時(shí)刻，第二路由器的第一虛擬通道為非安全狀態(tài)，若在T時(shí)刻，第二路由器中第 一虛擬通道存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)包申請(qǐng)到了第三路由器中某一通道的緩存區(qū)，則在T時(shí)刻結(jié)束之 前，第二路由器更新第二路由器的第一虛擬通道為安全狀態(tài)。
[0008] 其中，所述第二路由器的第一虛擬通道為非安全狀態(tài)為：所述第二路由器的第一 虛擬通道中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)包為非安全數(shù)據(jù)包，其中判斷第二路由器的第一虛擬通道中存儲(chǔ)的 數(shù)據(jù)包為非安全數(shù)據(jù)包的方法為：
[0009] 若第二路由器的第一虛擬通道中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)包的上一節(jié)點(diǎn)路由器為第一路由器， 如果該數(shù)據(jù)包從第一路由器到第二路由器是通過環(huán)繞通道，且環(huán)繞通道所在的維度是該數(shù) 據(jù)包從第一路由器節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)所需要通過環(huán)繞通道中的最低維；或該數(shù)據(jù)包從第一路 由器節(jié)點(diǎn)達(dá)目的節(jié)點(diǎn)不再需要通過任何環(huán)繞通道，且該數(shù)據(jù)包從第一路由器到第二路由器 遵循Mesh網(wǎng)絡(luò)中的無死鎖自適應(yīng)路由方法，則該數(shù)據(jù)包對(duì)于第二路由器為安全數(shù)據(jù)包，否 貝1J，該數(shù)據(jù)包對(duì)于第二路由器為非安全數(shù)據(jù)包。
[0010] 第二方面，本發(fā)明提供一種基于路由器虛擬通道狀態(tài)更新方法的動(dòng)態(tài)狀態(tài)驅(qū)動(dòng)的 流控方法，
[0011] 對(duì)于第一路由器、第二路由器和第三路由器，每個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)中包含第一虛擬通 道和第二虛擬通道，所述第一虛擬通道和第二虛擬通道中各包含一個(gè)緩沖區(qū)，每個(gè)緩沖區(qū) 用于存儲(chǔ)一個(gè)數(shù)據(jù)包；
[0012] 所述第一路由器中第一虛擬通道中的數(shù)據(jù)包相對(duì)于下一跳節(jié)點(diǎn)第二路由器為非 安全數(shù)據(jù)包，T時(shí)刻，第一路由器中第一虛擬通道中的數(shù)據(jù)包欲申請(qǐng)第二路由器作為其下一 跳節(jié)點(diǎn)，第一路由器讀取第二路由器此刻的狀態(tài)信息為第一虛擬通道為空閑狀態(tài)，第二虛 擬通道為非安全狀態(tài)，第一路由器暫停將第一虛擬通道中的數(shù)據(jù)包向第二路由器中的第一 虛擬通道發(fā)送；
[0013] 若在T時(shí)刻，第二路由器中第二虛擬通道存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)包申請(qǐng)到了第三路由器中某 一通道的緩存區(qū)，則在T時(shí)刻結(jié)束之前第二路由器更新自身狀態(tài)為第一虛擬通道為空閑狀 態(tài)，第二虛擬通道為安全狀態(tài)；
[0014] T+1時(shí)刻，第一路由器中第一虛擬通道中的數(shù)據(jù)包繼續(xù)申請(qǐng)第二路由器作為其下 一跳節(jié)點(diǎn)，第一路由器讀取第二路由器此刻的狀態(tài)信息為第一虛擬通道為空閑狀態(tài)，第二 虛擬通道為安全狀態(tài)，第一路由器將第一虛擬通道中的數(shù)據(jù)包向第二路由器中的第一虛擬 通道發(fā)送。
[0015] 其中，每個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)中的第一虛擬通道和第二虛擬通道不能同時(shí)為不安全狀 〇
[0016] 其中，所述Mesh網(wǎng)絡(luò)無死鎖自適應(yīng)路由方法為維序路由方法和負(fù)向優(yōu)先路由方 法中的一種。
[0017] 第三方面，本發(fā)明提供一種Torus網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)路由方法，包括：
[0018] 在n維的torus網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)包從源路由器S(Sl，s2，…，sn)到目的路由器DWp d2, . . .，dn)傳輸中，如果數(shù)據(jù)包當(dāng)前所處的路由器為C(Cl，c2, . . .，cn)，與之相鄰的路由器 為已…汴，Ef，E2+，E2-，? ? ?，En+，En_)其中，+\-分別表示正負(fù)方向上的鄰居路由器，E# 的i表示第i維上的鄰居路由器；
[0019] 數(shù)據(jù)包從C向所有更靠近目的路由器的相鄰路由器Ei進(jìn)行路由時(shí)，遵循上述的流 控方法。
[0020] 由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的路由器虛擬通道狀態(tài)更新方法及動(dòng)態(tài)狀態(tài)驅(qū)動(dòng)的 流控方法，通過監(jiān)測(cè)路由器中處于非安全狀態(tài)的虛擬通道中的數(shù)據(jù)包是否已申請(qǐng)到下一跳 節(jié)點(diǎn)上的緩存區(qū)來實(shí)時(shí)更新路由器中虛擬通道的狀態(tài)，如果處于非安全狀態(tài)的虛擬通道中 的數(shù)據(jù)包已經(jīng)申請(qǐng)到下一跳節(jié)點(diǎn)上的緩存區(qū)，那么立即將該虛擬通道的狀態(tài)更新為安全狀 態(tài)，從而當(dāng)有非安全數(shù)據(jù)包申請(qǐng)存入該路由器時(shí)，若該路由器中的另一虛擬通道為空閑狀 態(tài)，則該非安全數(shù)據(jù)包就可以申請(qǐng)成功，并可以立即向該路由器發(fā)送數(shù)據(jù)。本發(fā)明所述的路 由器虛擬通道狀態(tài)更新方法及動(dòng)態(tài)狀態(tài)驅(qū)動(dòng)的流控方法，可以有效減少數(shù)據(jù)包的堵塞，從 而改善系統(tǒng)性能。另外，本發(fā)明所述的Torus網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)路由方法，基于動(dòng)態(tài)狀態(tài)驅(qū)動(dòng)的流 控方法，可以有效的避免死鎖。
【附圖說明】
[0021] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明 的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù) 這些附圖獲得其他的附圖。
[0022] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的路由器虛擬通道狀態(tài)轉(zhuǎn)換示意圖；
[0023] 圖2是現(xiàn)有技術(shù)中的路由器虛擬通道狀態(tài)轉(zhuǎn)換示意圖；
[0024] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例二提供的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)包狀態(tài)驅(qū)動(dòng)的流控過程示意圖；
[0025]圖4是現(xiàn)有技術(shù)中基于靜態(tài)數(shù)據(jù)包狀態(tài)的流控過程示意圖；
[0026] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例三提供的Torus網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)路由方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例是 本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0028]本發(fā)明實(shí)施例一提供的路由器虛擬通道狀態(tài)更新方法包括：
[0029]T時(shí)刻，第二路由器的第一虛擬通道為非安全狀態(tài)，若在T時(shí)刻，第二路由器中第 一虛擬通道存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)包申請(qǐng)到了第三路由器中某一通道的緩存區(qū)，則在T時(shí)刻結(jié)束之 前，第二路由器更新第二路由器的第一虛擬通道為安全狀態(tài)。
[0030]其中，所述第二路由器的第一虛擬通道為非安全狀態(tài)為：所述第二路由器的第一 虛擬通道中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)包為非安全數(shù)據(jù)包，其中判斷第二路由器的第一虛擬通道中存儲(chǔ)的 數(shù)據(jù)包為非安全數(shù)據(jù)包的方法為：
[0031]若第二路由器的第一虛擬通道中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)包的上一節(jié)點(diǎn)路由器為第一路由器， 如果該數(shù)據(jù)包從第一路由器到第二路由器是通過環(huán)繞通道，且環(huán)繞通道所在的維度是該數(shù) 據(jù)包從第一路由器節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)所需要通過環(huán)繞通道中的最低維；或該數(shù)據(jù)包從第一路 由器節(jié)點(diǎn)達(dá)目的節(jié)點(diǎn)不再需要通過任何環(huán)繞通道，且該數(shù)據(jù)包從第一路由器到第二路由器 遵循Mesh網(wǎng)絡(luò)中的無死鎖自適應(yīng)路由方法，則該數(shù)據(jù)包對(duì)于第二路由器為安全數(shù)據(jù)包，否 貝1J，該數(shù)據(jù)包對(duì)于第二路由器為非安全數(shù)據(jù)包。
[0032] 參見圖1和圖2,圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的路由器虛擬通道狀態(tài)轉(zhuǎn)換示意圖。 圖2是現(xiàn)有技術(shù)中的路由器虛擬通道狀態(tài)轉(zhuǎn)換示意圖。
[0033] 從圖1可以看出，路由器虛擬通道的狀態(tài)可以由非安全狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榘踩珷顟B(tài)。
[0034] 結(jié)合與圖2的對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中，路由器虛擬通道的狀態(tài)只能由安全和 空閑之間、非安全和空閑之間相互轉(zhuǎn)換，而不能由非安全狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榘踩珷顟B(tài)。
[0035]由于路由器中的兩個(gè)虛擬通道不能同時(shí)為非安全狀態(tài)，因此，當(dāng)某一個(gè)數(shù)據(jù)包相 對(duì)于該路由器為非安全數(shù)據(jù)包，且該路由器中一個(gè)虛擬通道為空閑狀態(tài)、另一個(gè)虛擬通道 為非安全狀態(tài)時(shí)，該數(shù)據(jù)包就不能向該路由器發(fā)送