一種特殊樹(shù)形網(wǎng)絡(luò)的建模及優(yōu)化.pdf

1、互連網(wǎng)絡(luò)(InterconnectionNetworks,INs)廣泛應(yīng)用于高性能計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)中心和多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)等系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的日益復(fù)雜導(dǎo)致INs的重要性在不斷增加，促使INs成為決定系統(tǒng)整體性能的關(guān)鍵因素之一。樹(shù)形互連網(wǎng)絡(luò)具有可擴(kuò)展性好、無(wú)死鎖和路由算法簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在對(duì)樹(shù)形網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行構(gòu)建和優(yōu)化時(shí)，采用排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化選取，可根據(jù)需要設(shè)計(jì)出優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。
　　本文研究導(dǎo)師組提出的一種基于性價(jià)比優(yōu)化的特殊樹(shù)形網(wǎng)

2、絡(luò)，它由具有多個(gè)低速端口和一個(gè)高速端口的基本交換模塊(BasicSwitchModule,BSM)經(jīng)互連而構(gòu)建，BSM能降低交換部件的綜合費(fèi)用。在介紹特殊樹(shù)形網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及路由算法后，通過(guò)BSM轉(zhuǎn)發(fā)分組的過(guò)程建立BSM的等效下排隊(duì)節(jié)點(diǎn)，再將BSM的等效模型按照原來(lái)網(wǎng)絡(luò)的連接關(guān)系互連，構(gòu)建出該樹(shù)形網(wǎng)絡(luò)完整的排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型。依據(jù)構(gòu)建的排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型，本文利用分解法對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能進(jìn)行分析，通過(guò)將排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)劃分成獨(dú)立的子網(wǎng)絡(luò)，依照分組在子網(wǎng)絡(luò)的傳輸

3、次序，依次求解各個(gè)子網(wǎng)的性能參數(shù)，再根據(jù)原網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)模型、分組路由方式及路由選擇概率對(duì)子網(wǎng)的結(jié)果進(jìn)行處理，得到整個(gè)排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能。本文還通過(guò)模擬該排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行過(guò)程設(shè)計(jì)與編寫(xiě)仿真程序，利用仿真程序得到網(wǎng)絡(luò)的性能參數(shù)，并驗(yàn)證理論分析的正確性。本文分析業(yè)務(wù)強(qiáng)度、緩存大小、緩存分配方案以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞葏?shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響，所取得的結(jié)論主要如下：
　　(1)業(yè)務(wù)強(qiáng)度對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響主要局限于同一網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，業(yè)務(wù)強(qiáng)度增大，網(wǎng)絡(luò)的吞吐量、時(shí)延及丟失率

4、分別以不同程度增大。當(dāng)用戶節(jié)點(diǎn)數(shù)或終端數(shù)一定時(shí)，業(yè)務(wù)強(qiáng)度增大會(huì)導(dǎo)致不同網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)之間的性能差距增大，但這并不影響最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的選擇。
　　(2)網(wǎng)絡(luò)的吞吐量、時(shí)延及丟失率等網(wǎng)絡(luò)性能與網(wǎng)絡(luò)中實(shí)際業(yè)務(wù)的需求、BSMs的緩存大小、撲結(jié)結(jié)構(gòu)及緩存分配方案密切相關(guān),最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的參數(shù)選取要綜合考慮這些因素。
　　本文的研究有望用于實(shí)際網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的參數(shù)選取和優(yōu)化，即結(jié)合實(shí)際業(yè)務(wù)需求，合理地選擇網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼霸O(shè)置網(wǎng)絡(luò)中BSMs緩存，構(gòu)建性能最優(yōu)的