業(yè)務(wù)局部性下的特殊樹(shù)形網(wǎng)絡(luò)的流量建模.pdf

1、互連網(wǎng)絡(luò)(Interconnection Networks,INs)被廣泛應(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)致互連網(wǎng)絡(luò)的重要性在不斷增加，使其成為決定系統(tǒng)整體性能的一個(gè)關(guān)鍵因素。Fat-tree是一種廣泛使用的互連網(wǎng)絡(luò)，它具有可擴(kuò)展性和路由算法簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)?；贔at-tree的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)參數(shù)選取不僅要考慮實(shí)際業(yè)務(wù)的需求，還要考慮網(wǎng)絡(luò)的效率與費(fèi)用。本文在業(yè)務(wù)局部性下研究了導(dǎo)師組提出的一種基于性?xún)r(jià)比優(yōu)化的特

2、殊樹(shù)形網(wǎng)絡(luò)(spec ia l tree-shaped network，STN)，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(BSM)經(jīng)互連而構(gòu)建，BSM能降低交換元件(SE)的能耗和費(fèi)用。
　　在簡(jiǎn)述研究背景和互連網(wǎng)絡(luò)的原理與實(shí)現(xiàn)后，介紹了特殊樹(shù)形網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載模型。分別對(duì)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)呈環(huán)型分布和用戶(hù)節(jié)點(diǎn)呈直線(xiàn)型分布這兩種應(yīng)用場(chǎng)景下特殊樹(shù)形網(wǎng)絡(luò)的展開(kāi)了研究，構(gòu)建了相應(yīng)的特殊樹(shù)形網(wǎng)絡(luò)分析模型，假定源用戶(hù)僅與一定范圍

3、內(nèi)的所有用戶(hù)等概率通信，推導(dǎo)了特殊樹(shù)形網(wǎng)絡(luò)的流量公式。通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)了該特殊樹(shù)形網(wǎng)絡(luò)各個(gè)中間 BSM s的流量分布模擬，驗(yàn)證理論分析的正確性。分析了通信局部性對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量分布的影響，所取得的研究成果為：
　　1.對(duì)于用戶(hù)節(jié)點(diǎn)呈環(huán)型分布的特殊樹(shù)形網(wǎng)絡(luò)(special tree-shaped network in which end-users appear to be located at the ring distribution，S

4、TN-rd)，每個(gè)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)的可通信節(jié)點(diǎn)數(shù)相同，網(wǎng)絡(luò)中同級(jí)各個(gè)BSMs收發(fā)流量相等。每個(gè)BSM的高速端口上行流量由兩個(gè)因素決定--通信半徑和以該BSM為根節(jié)點(diǎn)的子網(wǎng)絡(luò)擁有的用戶(hù)節(jié)點(diǎn)總數(shù)，本文分析了通信半徑對(duì)STN-rd中同級(jí)BSMs的流量特性的影響，并且對(duì)比分析了不同級(jí)BSM s流量特性。研究也表明當(dāng)通信半徑增大到一定值后網(wǎng)絡(luò)的局部性消失，網(wǎng)絡(luò)各級(jí)BSMs的流量將保持不變。
　　2.對(duì)于用戶(hù)節(jié)點(diǎn)呈直線(xiàn)型分布的網(wǎng)絡(luò)(special t

5、ree-shaped network in which end-users appear to be located at the line distribution，STN-ld)，每個(gè)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)的可通信節(jié)點(diǎn)數(shù)不完全相同，所以網(wǎng)絡(luò)中同級(jí)各個(gè) BSM s收發(fā)流量也不完全相同。本文分析了STN-ld網(wǎng)絡(luò)同級(jí)BSMs的高速端口上行流量與低速端口下行總流量特征，表明同級(jí)BSMs受網(wǎng)絡(luò)通信半徑的影響在特定的BSM處產(chǎn)生較大的交換流量。通過(guò)分析網(wǎng)絡(luò)