[发明专利]三维torus网中的无死锁自适应路由方法

摘要

三维torus网络无死锁的自适应路由方法属于分布式高性能容错计算技术领域，其特征在于，将每条物理通道中分为两条虚拟通道，允许不同虚拟子网之间共享某些虚拟通道，这两条通道均为两向通道，并分配到三维torus网络的四个虚拟子网中，利用转弯模型避免了各子网内以及各子网间可能形成的死锁，并达到更高的自适应性。本发明与传统的Duato协议和GOAL方法相比，当标准化输入负载和网络中故障节点数提高时，我们的方法明显可以提高网络实际流量，并降低传输延迟，从而提高整个网络的传输性能。

主权项

1、三维torus网中的无死锁自适应路由方法，其特征在于，所述方法是在每一维上有k个节点的三维torus网上依次按步骤实现的：步骤(1)：初始化对于三维torus网络，连接每一维两个边界之间的物理通道称为边界通道；把每条物理通道被划分为两条虚拟通道：c1和c2，这两条通道均为两向通道，c1通道分为c1+和c1-两个方向的通道，c2通道分为c2+和c2-两个方向的通道，“+”和“-”表示消息传输的正负方向；将三维torus网划分为划分为如下八个虚拟子网：x+y+z+、x+y+z-、x+y-z+、x+y-z-、x-y+z+、x-y+z-、x-y-z+、x-y-z-，x+、x-即表示在x轴上的正、负方向的路由，对于y轴、z轴同理；把上述八个虚拟子网两两合并，从而得到以下四个虚拟子网：x+y+z*(c1+，c1+，c1)，x+y-z*(c2+，c1-，c1)，x-y*z+(c1-，c2，c2+)，x-y*z-(c2-，c2，c2-)，括号中的标号表示分配到每个虚拟子网中的虚拟通道，“+”和“-”表示消息传输的正负方向，“*”表示正负任意方向，x+y+z*和x+y-z*在z方向上共享c1通道，x-y*z+和x-y*z-在y方向上共享c2通道，从而在x，y，z三个方向上，每条物理通道都只用到了两条虚拟通道，当消息在y方向和z方向之间转弯时，消息跳转到不同于原分配通道的另外一条虚拟通道，以避免死锁；步骤(2)：对于每个消息消息依次按以下步骤分配到所属虚拟子网：设当前节点为curr，目的节点为dest，当前节点和目的节点在两维上的偏移量为A＝xd-xc，B＝yd-yc，C＝zd-zc，其中下标c、d分别代表当前节点和目的节点，VN表示消息所属的虚拟子网分配；当A≥0且B≥0时，如果A＜k/2，B≥k/2，VN＝x+y-z*；如果A＜k/2，B＜k/2，VN＝x+y+z*；当A≥0且B＜0时，如果A＜k/2，B≥-k/2，VN＝x+y-z*；如果A＜k/2，B＜-k/2，VN＝x+y+z*；当A＜0且B≥0时，如果A≤-k/2，B≥k/2，VN＝x+y-z*；如果A≤-k/2，B＜k/2，VN＝x+y+z*；当A＜0且B＜0时，如果A＜-k/2，B＜-k/2，VN＝x+y+z*；如果A＜-k/2，B＞-k/2，VN＝x+y-z*；当A≥0且C≥0时，如果A＞k/2，C≥k/2，VN＝x-y*z-；如果A＞k/2，C＜k/2，VN＝x-y*z+；当A≥0且C＜0时，如果A＞k/2，C≥-k/2，VN＝x-y*z+；如果A＞k/2，C＜-k/2，VN＝x-y*z-；当A＜0且C≥0时，如果A＞-k/2，C≥k/2，VN＝x-y*z-；如果A＞-k/2，C＜k/2，VN＝x-y*z+；当A＜0且C＜0时，如果A＞-k/2，C＜-k/2，VN＝x-y*z+；如果A＞-k/2，C＞-k/2，VN＝x-y*z-；步骤(3)：消息在三维平面上消息依次按以下步骤路由：步骤(3.1)：如果消息在x+y+z*虚拟子网中：如果A≥0，B≥0，则选择通道x(c1+)，y(c1+)，z(c1)；如果A＜0，B≥0，则选择通道x(c2+)，y(c1+)，z(c1)；如果A≥0，B＜0，则选择通道x(c1+)，y(c2+)，z(c1)；如果A＜0，B＜0，则选择通道x(c2+)，y(c2+)，z)c1)；步骤(3.2)：如果消息在x+y-z*虚拟子网中：如果A≥0，B≥0，则选择通道x(c2+)，y(c2-)，z(c1)；如果A＜0，B≥0，则选择通道x(c1+)，y(c2-)，z(c1)；如果A≥0，B＜0，则选择通道x(c2+)，y(c1-)，z(c1)；如果A＜0，B＜0，则选择通道x(c1+)，y(c1-)，z(c1)；步骤(3.3)：如果消息在x-y*z+虚拟子网中：如果A≥0，C≥0，则选择通道x(c2-)，y(c2)，z(c2+)；如果A＜0，C≥0，则选择通道x(c1-)，y(c2)，z(c2+)；如果A≥0，C＜0，则选择通道x(c2-)，y(c2)，z(c1+)；如果A＜0，C＜0，则选择通道x(c1-)，y(c2)，z(c1+)；步骤(3.4)：如果消息在x-y*z-虚拟子网中：如果A≥0，C≥0，则选择通道x(c1-)，y(c2)，z(c1-)；如果A＜0，C≥0，则选择通道x(c2-)，y(c2)，z(c1-)；如果A≥0，C＜0，则选择通道x(c1-)，y(c2)，z(c2-)；如果A＜0，C＜0，则选择通道x(c2-)，y(c2)，z(c2-)。