煤矿智能感知网络中基于后备节点集合的节能容错路由

节点能量效率和路由容错性是煤矿智能感知网络重要的两方面,目前的煤矿感知路由并没有兼顾两者,提出一种分布式的基于后备节点集合的节能容错路由(ECFTR),为每个簇头节点构造后备节点集合,计算转发代价来确定下一跳簇头节点,在当前簇头节点失效时利用后备集合节点恢复到基站的路由。对ECFTR算法的性能分析和仿真比较说明,相比同类算法,ECFTR算法在节省能量、延长网络生存期以及路由的稳定性、容错性方面有明显优势,网络生存期分别比其他三种同类算法提高了100%、46%和20%,基站平均接收的数据包数分别增加了37%、35%、33%。模拟井下实验进一步验证了ECFTR的有效性和抗干扰性。

负载均衡的2D Mesh单节点故障容错路由算法

单故障节点2D Mesh环路故障绕行常常会导致数据传输负载和网络时延增大,针对这一问题,提出一种单节点故障预测无虚通道容错路由算法。该算法首先基于内建自测试机制获取故障节点的坐标信息;然后根据源节点、目标节点和故障节点的相对位置分别采用不同的路由策略进行数据传输,并且数据传输具有无死锁的特性。基于8×8的2D Mesh网络,实验结果表明,相比较可重构路由算法,新算法的饱和注入率提高了39.42%;相比较容错路由算法,新算法的饱和注入率提高了18.92%。在网络负载均衡、减少端到端传输距离和网络时延方面,单节点故障预测无虚通道算法具有可行性。

超立方体中基于极大安全通路矩阵的容错路由

n维超立方体结构的多处理机系统在并行与分布式处理中具有良好的性能,随着多处理机系统规模的增大,系统出现链路与节点故障的概率也随之增大,因此设计容错性更强的路由算法对n维超立方体结构的多处理机系统具有重要意义.针对超立方体结构的多处理机系统中存在链路故障的情况,提出了用于最优通路记录的极大安全通路矩阵(maximumsafetypathmatrices,简称MSPMs)这一概念,给出了一种建立MSPMs及其容错路由算法.证明了MSPMs通过n-1轮邻节点之间的信息交换,能以矩阵的形式记录最多的最优通路;与基于最优通路矩阵(optimalpathmatrices,简称OPMs)及扩展最优通路矩阵(extendedoptimalpathmatrices,简称EOPMs)的容错路由算法相比,MSPMs是OPMs以及EOPMs的最大扩展,解决了如何用矩阵的形式来记录最多最优通路的问题.

基于极大安全通路向量的超立方体容错路由

针对超立方体结构的多处理机系统中存在链路故障的情况,提出了用于最优通路记录的极大安全通路向量的概念,给出了一个建立MSPV及其容错路由算法。证明了MSPV通过n-1轮邻节点之间的信息交换,能以向量的形式记录最多的最优通路;与基于安全向量及扩展安全向量的容错路由算法相比,MSPV是SV以及ESV的最大扩展,解决了如何用向量的形式来记录最多最优通路的问题.

超立方体多处理机系统中基于扩展安全向量的容错路由

针对超立方体结构的多处理机系统中存在链路故障的情况 ,修改了吴杰提出的安全向量的概念 ,提出了扩展安全向量的概念 ,并给出了一个基于扩展安全向量的容错路由算法 .与基于安全向量的路由算法相比 ,基于扩展安全向量的路由算法搜索最优通路的能力有了非常大的提高 ,即使故障数较多时 ,它仍能保证把绝大多数源、目的节点间有最优通路的消息沿最优通路传递 ,从而保证系统在有较多故障时仍能实现高效的信息传递 .超立方体结构中各节点扩展安全向量的赋值可以通过 n- 1轮邻接点间的信息交换完成 .

针对路径故障与局部拥塞的NoC容错路由算法

片上网络作为一种新型片上互连架构,克服了片上系统在发展中遭遇的瓶颈问题.然而,片上网络中的路由器故障以及路由器之间的链路故障都会造成网络性能损失.对此,文章提出一种针对路径故障与局部拥塞的NoC容错路由算法.首先,设计了一种相隔节点间路径故障模型,该模型下的路由器以较小的开销为代价,动态感知两跳以内的路径故障状态.其次,提出了一种新颖的更能准确反映局部网络拥塞状态的拥塞模型来均衡网络流量.最后,当网络无故障时,算法保证走最优路径;有故障时,算法不仅可以实现容错还能保证网络具有良好的性能.实验表明,在无故障的情况下,本文方案相较于对比对象延迟降低了10%-20%,吞吐率提高了25%左右.在有故障的情况下,本文方案较对比对象的优势更加明显.

基于故障链路缓存再利用的NoC容错路由算法

建立故障模型是进行片上网络容错研究的基础,传统的细粒度故障模型未能有效地区分链路故障和通道故障.为了进一步提高片上资源的利用率,构建了一种粒度更细的微粒度故障模型,并在该模型的基础上提出了基于故障链路缓存再利用的容错路由算法.该算法为每个通信节点增加4条自收发通道,并采用基于缓存再利用的透传机制,通过复用故障链路两端的正常缓存和通道来透传故障通道上的数据包,提高了数据包采用最优输出端口的概率.实验结果表明,文中算法在高故障比例的片上网络中优势明显,且能以相对较小的硬件开销换取平均吞吐量、平均延迟和数据包平均跳数等性能的大幅度提升.

故障超立方体网络中的高效容错路由算法研究

对超立方体网络中具有大量节点和链路故障模式进行了研究,提出了两类“子连通性”:即k-维子连通性和任意子连通性的概念;基于两类子连通性概念,分别给出了两个满足该两类子连通性条件的超立方体网络的分布式容错路由算法。证明了已有的两类局部连通性概念中的条件“错误节点数小于正确节点数”是不必要的。提出的两个子连通性概念是两类局部连通性概念的最大扩展,可以在更大程度上保证整个超立方体网络的全局连通性,是已有的两类局部连通性概念的一种完全扩展。

用最优通路矩阵实现超立方体多处理机系统的容错路由

针对拓扑结构为超立方体的多处理机系统提出了最优通路矩阵 (OPM)的概念 ,并给出了一个基于最优通路矩阵的路由算法 .存储于超立方体各节点中的最优通路矩阵记录系统中的故障信息 ,用于判定消息的源节点和目的节点之间是否存在最优通路 (长度等于两节点间 Hamming距离的通路 ) .对于 n维超立方体 ,每个节点所需的存储开销为 n2 个字 .基于最优通路矩阵的路由算法所选的通路的长度不超过两点间的 Hamm ing距离加 2 .

基于局部故障块三维mesh/torus网的容错路由

当系统包含很少的故障点时 ,mesh/torus网整个系统就有可能是不可靠的 .该文采用扩展的局部可靠性信息来指导三维mesh/torus网的容错路由 .扩展的局部可靠性信息在每个平面内部对无故障节点分类 ,所以系统中的故障块也是在不同的平面上构成的 ,而不是基于整个系统 .很多基于整个系统不可靠的节点在二维的平面中都会变成可靠的节点 .不管是在可靠的系统内 ,甚或不可靠的系统内 ,扩展的局部可靠性信息都能有效地指导容错路由 .不同于以往的方法 ,作者的方法不会将任何无故障节点设置为无效节点 .所有的故障块都是在平面内构成的 ,而不是基于整个系统 ;在一个平面内 ,任何包含在故障块里的无故障节点仍然可作为出发点或者目标点 ,这样将大大提高系统的计算能力和性能 .模拟结果表明该文方法大大优于已有的方法 .

2D Mesh片上网络分区容错路由算法

为了减小路由表的规模且避免使用较多虚通道(VC),从而降低硬件资源用量,针对虫孔交换的2D Mesh片上网络提出了一种分区容错路由(RFTR)算法。该算法根据故障节点和链路的位置将2D Mesh网络划分为若干个相连的矩形区域,数据包在矩形区域内可使用确定性或自适应路由算法进行路由,而在区域间则按照up*/down*算法确定路由路径。此外,利用通道依赖图(CDG)模型,证明了该算法仅需两个虚通道就能避免死锁。在6×6 Mesh网络中,RFTR算法能减少25%的路由表资源用量。仿真结果表明,在队列缓存资源相同的情况下,RFTR算法能实现与up*/down*算法和segment算法相当甚至更优的性能。

基于Q-Learning的自适应容错路由算法的研究

提出了使用Q-Learning来构作容错路由算法的方法,利用Q-Learning算法的自适应性来实现路由容错,在二维格子环境下的实验证明了算法的可行性。算法工作时只需利用源点本地存储的其它节点的状态、互连信息,即可迭代找出一条到达目标节点的容错通路,不增加网络的通信量,不依赖其它的路由控制节点。

无向双环网络的容错路由研究

在节点出现故障的情况下,如何保证网络节点之间的路由是一个重要的问题。将无向双环网络的节点按照最短路径访问方式映射到直角坐标系形成最优路由构图CG(N;±r,±s);基于该构图根据源节点和目的节点是否位于坐标轴上以及它们周围的故障节点数,提出故障节点封闭区和逃逸区的概念;存在故障逃逸区的情况下,源、目的节点之间仍然可以进行最优路由,针对出现故障节点封闭区而无法进行最优路由的情况下,增加等价节点形成扩展路由构图ECG(N;±r,±s),从而寻找容错路由;给出最优路由构图、扩展路由构图和容错路由的算法,并编程仿真了这些算法。

超立方体系统中基于安全通路向量的容错路由

n维超立方体结构的多处理机系统在并行与分布式处理中具有良好的性能.随着多处理机系统规模的增大,系统出现链路与节点故障的概率也随之增大,因此设计容错性更强的路由算法对n维超立方体结构的多处理机系统具有重要意义.针对系统中存在链路故障的情况,提出了用于记录最优通路的安全通路向量(safety path vectors简称SPVs)概念,并给出了建立SPVs及其容错路由算法.其中SPVs的赋值可以通过n-1轮邻节点之间的信息交换来完成,且算法中各节点的存储开销仅为n bits,因此,SPVs是安全向量(SVs)与扩展安全向量(ESVs)的一种扩展,具有比SVs和ESVs更好的记录最优通路的能力.另外,与基于最优通路矩阵(optimal path matrices,简称OPMs)及扩展最优通路矩阵(extended optimal path matrices,简称EOPMs)的容错路由算法相比,SPVs呈指数级地降低了算法的存储开销,且能够记录OPMs和EOPMs所不能记录到的最优通路信息.理论分析和仿真实验验证了SPVs的上述性能.

源路由胖树网络的端节点动态容错路由方法

容错路由是一种提高互连网络可用性的重要技术。针对源路由胖树网络,本文提出一种端节点动态容错路由方法。该方法采用三级路由存储层次结构,即端节点网卡存储路由表(RT),端节点内存存储扩展路由表(ERT),管理服务器硬盘存储系统扩展路由表(SERT)。同时,节点的路径管理进程负责本节点扩展路由表的多路径状态管理,并在网络出现链路故障时选择可用路径代替当前的失效路径。分析表明,本文提出的容错路由方法具有实现代价低、可扩展性高且不会导致死锁问题等优点。

一种适于最佳双环网的容错路由算法

本文提出了一种新的适用于C.S.Raghavendra等人提出的最佳双环网的容错路由算法,并证明了该算法总能导致信包传递沿着一条最优的路径。

片上网络中面向链路故障的容错路由方法研究

针对片上网络中传统的容错路由算法的高报文延时和故障区域拥塞等不足,利用两个虚拟信道提出一种新的容错路由方法。该方法通过确定每个虚拟信道哪些转向被允许和禁止,使得一个虚拟信道中被禁止的转向在另一信道被允许。当发生链路故障时,该方法基于一种新的故障信息传播机制使报文在最短路径上传输;通过充分利用网络中的所有被允许转向对该方法进行扩展,以支持多链路故障。最后的仿真实验也验证了该方法的有效性。

超立方体多处理机系统中基于扩展最优通路矩阵的容错路由

该文在高峰等文章的基础上 ,提出了针对超立方体结构多处理机系统的扩展最优通路矩阵 (ExtendedOptimal Path Matrices,EOPMs)的概念 ,并给出了一个建立 EOPMs的算法和基于 EOPMs的容错路由算法 ,证明了基于 EOPMs的容错路由算法是基于扩展安全向量 (ESVs) [1 3] 和基于最优通路矩阵 (OPMs) [1 4] 容错路由算法的扩展 .与原文相比 ,该算法的存储开销与 OPMs相同 ,但记录的最优通路的信息 ,包含了原文所记录的最优通路的信息 。

有向双环网络G(N;h)的容错路由算法

针对有向双环网络G(N;h)的容错问题,研究了有向双环网络G(N;h)容错节点所对应的等价节点的分布规律,给出一种有向双环网络G(N;h)的容错路由算法.给出了当有向双环网络任意两个节点之间的最短路径出现故障时,找出另一条最短路径的方法.此算法的时间复杂度为O(d).

局部扭曲立方体广播容错路由算法

基于局部扭曲立方体的优良特性,利用立方体分割的思想,设计一种广播容错路由算法。通过证明,若源节点为安全节点,算法产生的广播树是最优的;若源节点为非安全节点(故障节点数小于n),广播能够在n+1步内完成。