類超立方體網路上的容錯通信性能研究

《類超立方體網路上的容錯通信性能研究》是依託蘇州大學，由韓月娟擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：類超立方體網路上的容錯通信性能研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：韓月娟
• 依託單位：蘇州大學

項目摘要

隨著高性能並行計算機性能的不斷提高，它的處理器數量越來越龐大。同時，處理器結點和連線鏈路發生故障的機率也在增大。當故障發生時，一個良好的互連網路應具有一定的容錯通信性能，保證數據能在處理器結點間高效、可靠的傳輸。互連網路的通信性能與直徑密切相關，它決定了數據傳輸的最大通信延遲。類超立方體網路是一類典型的互連網路，它包含超立方體及其若干變型。然而，在現有研究中，只有幾種超立方體變型上寬直徑、故障直徑以及邊故障時直徑變化問題的部分研究成果；且現有的方法缺乏一般性，不適用於類超立方體；同時缺乏有關的實驗和套用研究。本項目擬研究類超立方體網路上的容錯通信性能，給出在類超立方體網路上求解寬直徑、故障直徑和邊故障時直徑的變化問題的通用方法和一般結果，並將求解寬直徑過程中構造的頂點對間最優頂點不相交路徑組套用在人類聯繫網路的特徵空間中來設計多路徑路由算法。

結題摘要

高性能並行計算機是一個國家綜合科技實力的體現，是支撐國家實力持續發展的關鍵技術之一，在科研、教育、石油、氣象等相關領域發揮著日益重要的作用。隨著高性能並行計算機性能的不斷提高，它所擁有的處理器（處理機）數量變得越來越龐大。同時，處理器結點和連線鏈路發生故障的機率也在增大。當故障發生時，一個良好的互連網路應具有一定的容錯通信性能，保證數據能在處理器結點間高效、可靠的傳輸。互連網路的通信性能與直徑密切相關，它決定了數據傳輸的最大通信延遲。類超立方體網路是一類典型的性能良好的互連網路，它包含超立方體及其若干變型。本項目研究類超立方體網路上的容錯通信性能，並進行模擬實驗和套用研究。研究取得的成果主要如下：1.求解得到類超立方體網路的一個特殊變型：局部扭立方體(LTQ)的故障直徑和寬直徑。證明n維局部扭立方體的故障直徑(Dn(LTQn-1f))和寬直徑(Dn(LTQn))如下：對於n≥7的奇數，Dn(LTQn-1f)=Dn(LTQn)=D(LTQ)+2；對於n≥8的偶數，Dn(LTQn-1f)≤Dn(LTQn)≤D(LTQ)+2。2.研究了類超立方體網路的故障直徑和寬直徑，得到n維類超立方體的故障直徑和寬直徑的上界。3.研究了遞歸構造網路：交叉立方體、WK-遞歸圖、交換群圖、3元n立方體、BCube和DCell上的容錯通信性能問題。4.進行模擬實驗和套用研究：分析了特殊超立方體變型上寬直徑和故障直徑的共性，總結出了類超立方體網路上求解較短頂點不相交路徑的一般方法，給出了構造頂點對間較優頂點不相交路徑組的通用算法，完成了模擬程式的設計和驗證。這些研究成果說明類超立方體等網路結構具有良好的容錯通信性能，在數據傳輸的效率和可靠性上具有一定優勢，適合信息的並行傳輸、安全分發和設計可靠性傳輸協定，對將其套用於互連網路、P2P覆蓋網路、片上網路、數據中心網路、人類接觸等網路上具有重要的理論和實踐指導意義。