一種基于物理位置感知的集合通信方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于物理位置感知的集合通信方法。
【背景技術(shù)】
[0002]胖樹網(wǎng)絡(luò)是一種以樹形結(jié)構(gòu)采用多層路由芯片進(jìn)行互連，高效可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。胖樹網(wǎng)絡(luò)以其低成本、高可擴(kuò)展性的特點(diǎn)受到業(yè)界青睞，但是由于需要通過多層交換芯片進(jìn)行組網(wǎng)，當(dāng)用戶程序需要進(jìn)行密集消息通信時(shí)，存在由于交換芯片端口沖突導(dǎo)致的通信性能下降問題，這是集合通信優(yōu)化方法不可回避的重要問題之一。此外，異構(gòu)眾核平臺(tái)的特點(diǎn)在于運(yùn)算核心陣列擁有強(qiáng)大的聚合通信能力，也為部分鄰近的消息密集通信的性能優(yōu)化提供了可能。
[0003]基于異構(gòu)眾核芯片的復(fù)合網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)下，并行應(yīng)用程序通常會(huì)因?yàn)橛成涞讲煌恢玫奈锢砗硕a(chǎn)生通信帶寬差異，從而并行應(yīng)用程序的集合通信性能產(chǎn)生巨大的影響。
[0004]另一方面，全交換集合通信廣泛應(yīng)用于各類并行應(yīng)用中，以實(shí)現(xiàn)各進(jìn)程間的數(shù)據(jù)并行。在全交換通信中，所有進(jìn)程將本進(jìn)程的數(shù)據(jù)平均分塊，并將其發(fā)送到所有其他進(jìn)程的指定位置?，F(xiàn)有全交換通信實(shí)現(xiàn)方法過多地關(guān)注了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信行為本身對(duì)于網(wǎng)絡(luò)雙向帶寬能力的發(fā)揮，而忽略了大規(guī)模環(huán)境下的性能可擴(kuò)展性問題，導(dǎo)致無法充分挖掘底層網(wǎng)絡(luò)以及CPU本身的通信潛能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在上述缺陷，提供一種基于物理位置感知的集合通信方法，其能夠充分利用復(fù)合網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的特征以及異構(gòu)眾核平臺(tái)中運(yùn)算核心的強(qiáng)大聚合訪存能力，以達(dá)到提高并行應(yīng)用全交換集合通信性能的目的。
[0006]本發(fā)明進(jìn)行大規(guī)模集合通信時(shí)，通過感知目的進(jìn)程的位置，結(jié)合路由芯片路由算法，根據(jù)無端口沖突原則，使得通信間的路由沖突最小化。
[0007]具體地，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種基于物理位置感知的集合通信方法，包括:
[0008]進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信時(shí)，通過物理位置感知，當(dāng)目的進(jìn)程和位于同一物理芯片內(nèi)時(shí)，通過查詢確定本地運(yùn)算核心是否空閑；
[0009]在本地運(yùn)算核心空閑的情況下，通過本地運(yùn)算核心發(fā)起存儲(chǔ)器直接訪問操作，將通信數(shù)據(jù)直接寫入所述同一物理芯片上的目的進(jìn)程主存中，以使得所述同一物理芯片內(nèi)的通信不需要再通過網(wǎng)絡(luò)接口進(jìn)行中轉(zhuǎn)。
[0010]優(yōu)選地，所述本進(jìn)程是與目的進(jìn)程不同的另一進(jìn)程。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種基于物理位置感知的集合通信方法，包括:
[0012]感知采用一維通信算法的目的進(jìn)程的位置；
[0013]將一維通信算法修改為兩維通信算法；
[0014]將采用所述兩維通信算法的通信局限于無沖突的底層交換芯片內(nèi)；
[0015]根據(jù)目的進(jìn)程位置，結(jié)合路由芯片路由算法，根據(jù)無端口沖突原則，使得通信間的路由沖突最小化。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種基于物理位置感知的集合通信方法，包括:
[0017]感知采用一維通信算法的目的進(jìn)程的位置；
[0018]將一維通信算法修改為多維通信算法；
[0019]將采用多維通信算法的通信局限于無沖突的底層交換芯片內(nèi)；
[0020]本發(fā)明根據(jù)目的進(jìn)程位置，結(jié)合路由芯片路由算法，根據(jù)無端口沖突原則，使得通信間的路由沖突最小化。
【附圖說明】
[0021]結(jié)合附圖，并通過參考下面的詳細(xì)描述，將會(huì)更容易地對(duì)本發(fā)明有更完整的理解并且更容易地理解其伴隨的優(yōu)點(diǎn)和特征，其中:
[0022]圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的基于物理位置感知的集合通信方法的流程圖。
[0023]圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例的基于物理位置感知的集合通信方法的流程圖。
[0024]需要說明的是，附圖用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。注意，表示結(jié)構(gòu)的附圖可能并非按比例繪制。并且，附圖中，相同或者類似的元件標(biāo)有相同或者類似的標(biāo)號(hào)。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚和易懂，下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0026]胖樹網(wǎng)絡(luò)通常由多層交換芯片構(gòu)成，當(dāng)用戶消息數(shù)據(jù)在多層交換芯片中進(jìn)行傳輸時(shí)，由交換芯片中的路由算法決定數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆窂健Ｔ诿芗ㄐ艞l件下，如果采用單純的一維視圖進(jìn)行通信，會(huì)由于路由芯片端口間的沖突導(dǎo)致集合通信中的某個(gè)步驟性能急劇下降，從而對(duì)整體通信性能造成影響。此外，在全交換通信的某個(gè)階段，會(huì)集中出現(xiàn)所有進(jìn)程在芯片內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的情況，在這種情況下，消息數(shù)據(jù)雖然不會(huì)通過交換芯片進(jìn)行傳輸，但會(huì)由于多個(gè)進(jìn)程競(jìng)爭芯片網(wǎng)絡(luò)接口資源，導(dǎo)致帶寬下降。
[0027]本發(fā)明在充分提煉全交換通信行為特征的基礎(chǔ)上，將通信過程細(xì)化為多個(gè)子過程，將常規(guī)的一維通信修改為多維通信，通過感知應(yīng)用程序物理資源特征，采用不同優(yōu)化策略對(duì)每個(gè)子過程進(jìn)行有針對(duì)性的優(yōu)化。
[0028]下面將結(jié)合附圖來描述本發(fā)明的具體優(yōu)選實(shí)施例。
[0029]<第一實(shí)施例>
[0030]圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例的基于物理位置感知的集合通信方法的流程圖。
[0031]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例的基于物理位置感知的集合通信方法包括:
[0032]第一步驟S1:進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信時(shí)，進(jìn)行物理位置感知，當(dāng)目的進(jìn)程和本進(jìn)程(當(dāng)前進(jìn)程，是與目的進(jìn)程不同的另一進(jìn)程)位于同一物理芯片內(nèi)時(shí)，通過查詢確定本地運(yùn)算核心是否空閑；
[0033]第二步驟S2:在本地運(yùn)算核心空閑的情況下，通過本地運(yùn)算核心發(fā)起存儲(chǔ)器直接訪問操作，將通信數(shù)據(jù)直接寫入所述同一物理芯片上的目的進(jìn)程主存中，以使得所述同一物理芯片內(nèi)的通信不需要再通過網(wǎng)絡(luò)接口進(jìn)行中轉(zhuǎn)。
[0034]首先，通過感知目的進(jìn)程的位置，并且在目的進(jìn)程和本進(jìn)程位于同一物理芯片內(nèi)時(shí)，通過查詢確定本地運(yùn)算核心是否空閑，如果本地運(yùn)算核心空閑則通過本地運(yùn)算核心發(fā)起DMA(Direc tMemory Access，存儲(chǔ)器直接訪問)操作，將通信數(shù)據(jù)直接寫入目的進(jìn)程主存中。這樣實(shí)現(xiàn)的好處在于，所述同一物理芯片內(nèi)的通信不需要再通過網(wǎng)絡(luò)接口進(jìn)行中轉(zhuǎn)，密集通信時(shí)，芯片內(nèi)通信不會(huì)由于多對(duì)通信的沖突產(chǎn)生帶寬損失。
[0035]<第二實(shí)施例>
[0036]圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例的基于物理位置感知的集合通信方法的流程圖。
[0037]如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例的基于物理位置感知的集合通信方法包括:
[0038]第一步驟S10:感知采用一維通信算法的目的進(jìn)程的位置；
[0039]第二步驟S20:將傳統(tǒng)的一維通信算法修改為兩維通信算法或多維通信算法；
[0040]第三步驟S30:將采用所述兩維通信算法或多維通信算法的通信局限于無沖突的底層交換芯片內(nèi)；
[0041]第四步驟S40:根據(jù)目的進(jìn)程位置，結(jié)合路由芯片路由算法，根據(jù)無端口沖突原貝1J，使得通信間的路由沖突最小化。
[0042]可以看出，通過感知目的進(jìn)程的位置，將傳統(tǒng)的一維算法修改為兩維算法甚至多維算法；先將通信局限于無沖突的底層交換芯片內(nèi)；再根據(jù)目的進(jìn)程位置，結(jié)合路由芯片路由算法，根據(jù)無端口沖突原則盡量降低通信間的路由沖突，以保證遠(yuǎn)距離跨路由芯片通信的消息性能。
[0043]可以看出，本發(fā)明充分利用空閑計(jì)算核心的強(qiáng)大聚合訪存能力對(duì)鄰近進(jìn)程的通信性能進(jìn)行優(yōu)化，而且本發(fā)明結(jié)合路由算法，采用多維方式降低路由芯片端口沖突，優(yōu)化通信性能。
[0044]本發(fā)明以物理節(jié)點(diǎn)的標(biāo)記規(guī)則和網(wǎng)絡(luò)路由交換方式為基礎(chǔ)，感知物理節(jié)點(diǎn)之間的通信耦合的松緊強(qiáng)度，根據(jù)物理節(jié)點(diǎn)的形狀和規(guī)則選擇合適的相應(yīng)的多層通信策略算法，根據(jù)不同的硬件資源選擇滿足一定條件的優(yōu)化算法。此外，本發(fā)明通過感知消息通信的局部性，利用運(yùn)算核心的空閑計(jì)算能力來加速芯片內(nèi)鄰近通信的消息性能。
[0045]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于能夠利用目標(biāo)平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)特征，充分挖掘目標(biāo)平臺(tái)的通信潛能，將無序通信變?yōu)橛行蛲ㄐ?，將一維通信變?yōu)槎嗑S通信，以達(dá)到獲取最佳全交換集合通信性能的目的。
[0046]此外，需要說明的是，除非特別指出，否則說明書中的術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等描述僅僅用于區(qū)分說明書中的各個(gè)組件、元素、步驟等，而不是用于表示各個(gè)組件、元素、步驟之間的邏輯關(guān)系或者順序關(guān)系等。
[0047]可以理解的是，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然而上述實(shí)施例并非用以限定本發(fā)明。對(duì)于任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于物理位置感知的集合通信方法，其特征在于包括: 進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信時(shí)，通過物理位置感知，當(dāng)目的進(jìn)程和位于同一物理芯片內(nèi)時(shí)，通過查詢確定本地運(yùn)算核心是否空閑； 在本地運(yùn)算核心空閑的情況下，通過本地運(yùn)算核心發(fā)起存儲(chǔ)器直接訪問操作，將通信數(shù)據(jù)直接寫入所述同一物理芯片上的目的進(jìn)程主存中，以使得所述同一物理芯片內(nèi)的通信不需要再通過網(wǎng)絡(luò)接口進(jìn)行中轉(zhuǎn)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物理位置感知的集合通信方法，其特征在于，所述本進(jìn)程是與目的進(jìn)程不同的另一進(jìn)程。3.—種基于物理位置感知的集合通信方法，其特征在于包括: 感知采用一維通信算法的目的進(jìn)程的位置； 將一維通信算法修改為兩維通信算法； 將采用所述兩維通信算法的通信局限于無沖突的底層交換芯片內(nèi)； 根據(jù)目的進(jìn)程位置，結(jié)合路由芯片路由算法，根據(jù)無端口沖突原則，使得通信間的路由沖突最小化。4.一種基于物理位置感知的集合通信方法，其特征在于包括: 感知采用一維通信算法的目的進(jìn)程的位置； 將一維通信算法修改為多維通信算法； 將采用多維通信算法的通信局限于無沖突的底層交換芯片內(nèi)； 根據(jù)目的進(jìn)程位置，結(jié)合路由芯片路由算法，根據(jù)無端口沖突原則，使得通信間的路由沖突最小化。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于物理位置感知的集合通信方法，包括：感知目的進(jìn)程的位置；在目的進(jìn)程和位于同一物理芯片內(nèi)時(shí)，通過查詢確定本地運(yùn)算核心是否空閑；在本地運(yùn)算核心空閑的情況下，通過本地運(yùn)算核心發(fā)起存儲(chǔ)器直接訪問操作，將通信數(shù)據(jù)直接寫入所述同一物理芯片上的目的進(jìn)程主存中，以使得所述同一物理芯片內(nèi)的通信不需要再通過網(wǎng)絡(luò)接口進(jìn)行中轉(zhuǎn)。本發(fā)明進(jìn)行大規(guī)模集合通信時(shí)，通過感知目的進(jìn)程的位置，結(jié)合路由芯片路由算法，根據(jù)無端口沖突原則，使得通信間的路由沖突最小化。
【IPC分類】H04L12/947, H04L12/933
【公開號(hào)】CN105391658
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510830368
【發(fā)明人】何王全, 魏迪, 尹萬旺, 劉勇
【申請(qǐng)人】無錫江南計(jì)算技術(shù)研究所
【公開日】2016年3月9日
【申請(qǐng)日】2015年11月24日