高性能計算機(jī)中互連網(wǎng)絡(luò)的可靠性研究.pdf

1、高性能計算機(jī)是一個可以處理大型應(yīng)用和處理大數(shù)據(jù)的計算系統(tǒng)。為了充分發(fā)揮高性能計算機(jī)的特性,向用戶提供滿意的服務(wù)質(zhì)量,這就要求計算系統(tǒng)必須是可靠的。隨著高端計算機(jī)系統(tǒng)(特別是超級計算機(jī))中計算結(jié)點(diǎn)、芯片等組件的快速增加,連接這些組件的互連網(wǎng)絡(luò)規(guī)模也在相應(yīng)擴(kuò)大,互連網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)故障結(jié)點(diǎn)的可能性急劇增大。因此,互連網(wǎng)絡(luò)的可靠性在很大程度上決定了整個計算機(jī)系統(tǒng)的可靠性。本文的主要任務(wù)有兩個：以連通度和診斷度作為互連網(wǎng)絡(luò)的可靠性度量指標(biāo),研究結(jié)點(diǎn)故

2、障對互連網(wǎng)絡(luò)可靠性的影響；設(shè)計典型互連網(wǎng)絡(luò)的故障診斷算法。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、烹m然光互連具有很高的帶寬和很低的功耗,但是當(dāng)傳輸距離達(dá)到毫米級式,電互連的性能卻表現(xiàn)得更好,為了充分利用光、電互連各自的優(yōu)點(diǎn),前人提出了光電轉(zhuǎn)換互連網(wǎng)絡(luò)-OTIS-使之成為互連網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。眾所周知,具有n2個結(jié)點(diǎn)的OTIS,其連通度為n。本文進(jìn)一步研究了具有n2個結(jié)點(diǎn)的OTIS的連通度,證明了當(dāng)n為偶數(shù)時,只需要添加少量邊,就可以將OTI

3、S網(wǎng)絡(luò)的連通度提高；在故障結(jié)點(diǎn)數(shù)不超過一個閾值時,OTIS網(wǎng)絡(luò)中依然存在一個大型連通分支完成系統(tǒng)工作。
　?、苹ミB網(wǎng)絡(luò)中任意結(jié)點(diǎn)的鄰居結(jié)點(diǎn)同時發(fā)生故障的概率相對較小,條件連通度就是忽略了這樣的小概率事件后引入的容錯性衡量標(biāo)準(zhǔn)。k n個結(jié)點(diǎn)的Hypermesh網(wǎng)絡(luò)作為一種新型的光互連網(wǎng)絡(luò),具有很多優(yōu)良的互連網(wǎng)絡(luò)特性,其可靠性得到了人們的廣泛關(guān)注。近年來,人們用公式化的最小點(diǎn)割集研究了互連網(wǎng)絡(luò)的條件容錯性,清晰的展示出任一結(jié)點(diǎn)的g-無

4、故障鄰居結(jié)點(diǎn)的存在,為此,本文研究了Hypermesh網(wǎng)絡(luò)中g(shù)-無故障組件的鄰居結(jié)點(diǎn)的規(guī)模,即最大條件連通子圖的大小。
　?、窍噍^于傳統(tǒng)的精確診斷,悲觀診斷以允許一個無故障結(jié)點(diǎn)被誤診斷的代價,可以顯著的提升系統(tǒng)的自診斷能力。光多網(wǎng)格超立方體集成了超立方體和mesh網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)良拓?fù)湫再|(zhì),作為一種實(shí)用的新型光互連網(wǎng)絡(luò)得到了關(guān)注。在PMC模型下光多網(wǎng)格超立方體的精確診斷度得到了驗(yàn)證,本文進(jìn)一步證明了光多網(wǎng)格超立方體的悲觀診斷度是精確診斷度

5、的2倍,并利用圈分解技術(shù)設(shè)計了其在PMC模型下的快速故障診斷算法。
　?、日郫B立方體網(wǎng)絡(luò)是一類規(guī)則互連網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),它具有同維超立方體所沒有的優(yōu)良拓?fù)湫阅堋＝陙?人們研究了折疊立方體網(wǎng)絡(luò)在PMC模型和比較模型的精確診斷度、條件診斷度和強(qiáng)診斷度等問題。本文在比較模型下,證明了折疊立方體網(wǎng)絡(luò)的悲觀診斷度是其精確診斷度的2倍,并設(shè)計了一個線性時間復(fù)雜度的故障診斷算法。本文的主要工作可以總結(jié)為:研究了兩類互連網(wǎng)絡(luò)的容錯性能,并針對另外兩