CN110719193B - 一种面向高性能计算的高可靠泛树网络拓扑方法及结构 - Google Patents

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Abstract

一种面向高性能计算的高可靠泛树网络拓扑方法及结构，属于高性能计算机网络技术领域。本发明的方法包括：利用多端口的路由器交换芯片，构建多层胖树网络结构；根据需要，对同一层的路由器交换芯片进行端口直连。本发明的结构包括由多个多端口的路由器构建的多层胖树网络结构，至少一层上的多个路由器的交换芯片端口直连。本发明能够有效避免普通树形网络下行路径无法容错的问题，从而提升网络的可靠性。

Description

一种面向高性能计算的高可靠泛树网络拓扑方法及结构
技术领域
本发明涉及高性能计算机网络技术领域，尤其涉及一种面向高性能计算的高可靠泛树网络拓扑方法及结构。
背景技术
高速互连网络是高性能计算系统的重要组成部分。随着网络规模需求的扩大， 如何搭建更大规模的网络是高速互连网络拓扑结构设计的关键。
互连网络拓扑结构主要的类型可以分成总线、交叉开关、二维mesh网以及二维环形网、三维mesh网以及三维环形网、超立方体、多级互连网（MIN）和胖树等等。上述拓扑结构大体上可以分为直接互连网和间接互连网两类。多级互连网是间接互连网络的主要形式，除了多级互连网和胖树属于间接互连网外，其余的都属于直接互连网。按照输入输出端口的连接关系，多级互连网络又可以分为动态多级互连网络和静态多级互连网络。胖树是一个典型的静态多级互连网络拓扑。
就一般情况而言，多级互连网络优于直连网络，静态网络优于动态网络。所以，在多级互连网络中，胖树是最好的选择之一。事实上，胖树具有可扩展性、可靠性好以及拓扑简单规则等优点，在高性能计算机的互连系统中得到了广泛的应用。
传统的胖树网络在下行路径上出现故障之后，无法进行容错。因为胖树网络具有高度对称性，这种对称性对胖树的可靠性维护也十分重要。一旦某个点故障，就必须弃用经过该点的路径，从而影响胖树网络的性能。
综上所述，传统树形网络具有可扩展性、可靠性好等优点，适用于高性能互联网络。但是也存在下行路径故障无法容错，导致影响性能的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，提供一种面向高性能计算的高可靠泛树网络拓扑方法及结构，其能够有效避免普通树形网络下行路径无法容错的问题，从而提升网络的可靠性。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种面向高性能计算的高可靠泛树网络拓扑方法，包括：
利用多端口的路由器交换芯片，构建多层胖树网络结构；
根据需要，对同一层的路由器交换芯片进行端口直连。
本发明通过对同一层上的路由器交换芯片进行端口直连，使得某条路径在下行时发生故障时，可通过其他下行路径及同层的路由器之间的路径进行容错，从而提高网络的可靠性。
作为本发明优选，还包括：根据需要，对相邻两层路由器交换芯片之间的链路进行剪裁。由于网络结构的特殊性，在实际工作中，会出现链路数超过一定范围后通信性能急剧下降的问题，所以根据具体的需要，对相应层之间的链路进行剪裁，以确保通信性能，同时降低成本。
作为本发明优选，所述剪裁具体指：通过减少某一层的路由器数量，以减少该层路由器交换芯片与其相邻层路由器交换芯片之间的链路数。
作为本发明优选，最后还包括：根据最终的网络结构及连接关系，设计相应的路由表。由于改变了传统胖树网络的结构及链路，所以需要相应的路由表来保证整个网络正常有序地工作。
作为本发明优选，同一层上直连的路由器交换芯片端口具备局部特征。指同一层上的若干个路由器可设置在同一块板上，通过板上的线路实现直连，而无需额外的线路。
本发明还提供一种面向高性能计算的高可靠泛树网络拓扑结构，包括由多个多端口的路由器构建的多层胖树网络结构，至少一层上的多个路由器的交换芯片端口直连。
作为本发明优选，至少一组相邻的两层路由器数量不同。
作为本发明优选，同一层上直连的路由器交换芯片端口具备局部特征。
本发明的优点是：通过对同一层上的路由器交换芯片进行端口直连，使得某条路径在下行时发生故障时，可通过其他下行路径及同层的路由器之间的路径进行容错，从而提高网络的可靠性。另外，通过对相邻层路由器之间链路的优化剪裁，提高了网络的通信性能，同时降低了成本。
附图说明
图1为本发明拓扑结构的与下行容错的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。
一种面向高性能计算的高可靠泛树网络拓扑方法，包括：
利用多端口的路由器交换芯片，构建多层胖树网络结构；
根据需要，对同一层的路由器交换芯片进行端口直连。
本发明通过对同一层上的路由器交换芯片进行端口直连，使得某条路径在下行时发生故障时，可通过其他下行路径及同层的路由器之间的路径进行容错，从而提高网络的可靠性。
具体的，本方法还包括：根据需要，对相邻两层路由器交换芯片之间的链路进行剪裁。所述剪裁具体指：通过减少某一层的路由器数量，以减少该层路由器交换芯片与其相邻层路由器交换芯片之间的链路数。由于网络结构的特殊性，在实际工作中，会出现链路数超过一定范围后通信性能急剧下降的问题，所以根据具体的需要，对相应层之间的链路进行剪裁，以确保通信性能，同时降低成本。
本方法最后还包括：根据最终的网络结构及连接关系，设计相应的路由表。由于改变了传统胖树网络的结构及链路，所以需要相应的路由表来保证整个网络正常有序地工作。
另外，同一层上直连的路由器交换芯片端口具备局部特征。指同一层上的若干个路由器可设置在同一块板上，通过板上的线路实现直连，而无需额外的线路。
另外，本发明还提供一种面向高性能计算的高可靠泛树网络拓扑结构，包括由多个多端口的路由器构建的多层胖树网络结构，至少一层上的多个路由器的交换芯片端口直连。至少一组相邻的两层路由器数量不同。同一层上直连的路由器交换芯片端口具备局部特征。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，该具体实施方式是基于本发明整体构思下的一种实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种面向高性能计算的高可靠泛树网络拓扑结构，其特征在于，包括由多个多端口的路由器构建的多层胖树网络结构，每隔一层上的多个路由器的交换芯片端口直连；具有多个端口直连的路由器交换芯片所在层的上层具有至少一个由2个路由器构成的第一路由器组，具有多个端口直连的路由器交换芯片所在层具有至少一个由m+1个路由器构成的第二路由器组，m≥2；位于上层的第一路由器组的数量与相邻位于下层的第二路由器组的数量相等；同一层上直连的路由器交换芯片设置在同一块板上，通过板上的线路实现直连。
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