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一种基于胖树拓扑的屏障操作网络系统、装置及方法

一种基于胖树拓扑的屏障操作网络系统、装置及方法

  • 专利类型:发明专利
  • 有效期:不限
  • 发布日期:2021-07-15
  • 技术成熟度:详情咨询
交易价格: ¥面议
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  • 交易成功

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  • 申请号 CN200710120754.0 
  • 公开号 CN101127677A 
  • 申请日 2007/08/24 
  • 公开日 2008/02/20 
  • 申请人 中国科学院计算技术研究所  
  • 优先权日期  
  • 发明人 曹政 刘新春 安学军 王达伟  
  • 主分类号 H04L12/44 
  • 申请人地址 100080北京市海淀区中关村科学院南路6号 
  • 分类号 H04L12/44;H04L12/56;H04L1/18;H04L1/16 
  • 专利代理机构 北京律诚同业知识产权代理有限公司 
  • 当前专利状态 发明专利申请公布 
  • 代理人 梁挥 
  • 有效性 审查中-公开 
  • 法律状态 发明专利申请公布
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  • 01

    项目简介

    本发明公开了基于胖树拓扑的屏障(Barrier)操作网络系统、装置及方法。该系统包括在多处理机系统的数据互联网络中,使用交换机节点作为屏障树的根,处理机节点作为屏障树的叶子。交换机节点包括屏障模块,用于归约和分发的过程中。保证屏障操作的可靠性方面,对接收屏障归约包采用应答方式,对接收屏障分发包,采用催促方式。通过单比特标识的方式,对多次屏障操作进行区分。通过出错率统计,获取当前交换机的链路出错率,自动对超时重传参数进行调整。其保证了网络传输的可靠性,提高了网络传输的效率即低延迟性,达到功能和性能的双重保证。
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  • 02

    说明书


    1.一种基于胖树拓扑的屏障操作网络系统,其包括在多处理机系统的数 据互联网络中,其特征在于,使用交换机节点作为屏障树的根,处理机节点作 为屏障树的叶子。
    2.根据权利要求1所述的屏障操作网络系统,其特征在于,所述交换机 节点包括屏障模块,用于在归约和分发的过程中,对收取屏障归约包过程采用 应答方式,对收取屏障分发包过程采用催促方式,保证屏障操作的可靠性。
    3.根据权利要求2所述的屏障操作网络系统,其特征在于,所述屏障模 块还用于通过单比特标识的方式,区分多次屏障操作。
    4.根据权利要求2或3所述的屏障操作网络系统,其特征在于,所述屏 障模块还用于通过出错率统计,获取当前交换机的链路出错率,自动对超时重 传参数进行调整。
    5.根据权利要求2或3所述的屏障操作网络系统,其特征在于,所述屏 障模块包括组配置模块,屏障状态机,屏障包分组模块,超时计数模块,其中: 所述组配置模块包括叶子配置寄存器和父端口配置寄存器,用于确定屏障 组中节点间的互联关系; 所述屏障包分组模块用于将包按照屏障组号进行分类,以及将每个组的屏 障包翻译为各类事件; 所述屏障状态机包括多个组状态机,以及调度状态机; 所述超时计数模块,用于控制重传及催促事件的产生。
    6.根据权利要求5所述的屏障操作网络系统,其特征在于,所述组状态 机对属于本组的屏障数据包进行处理,各组产生的屏障数据包经过调度状态机 调度后发至下一级节点; 所述组状态机包括屏障归约状态寄存器,该归约状态寄存器用来记录屏障 操作过程中的各种状态信息; 该组状态机还包括屏障完成状态位,该状态位记录了屏障分发操作的完成 状态。
    7.根据权利要求5所述的屏障操作网络系统,其特征在于,所述屏障模 块还包括链路状态监测模块,用于动态获取链路状态信息,并根据链路状态信 息,动态设置重传及催促超时阈值,供超时计数模块使用。
    8.一种交换机,其特征在于,包括屏障模块,用于在归约和分发的过程 中,在可靠性保障方面,对收取屏障归约包过程采用应答方式,对收取屏障分 发包过程采用催促方式。
    9.根据权利要求8所述的交换机,其特征在于,所述屏障模块还用于通 过单比特标识的方式,区分多次屏障操作。
    10.根据权利要求9所述的交换机,其特征在于,所述屏障模块还用于通 过出错率统计,获取当前交换机的链路出错率,自动对超时重传参数进行调整。
    11.根据权利要求8或9所述的交换机,其特征在于,所述屏障模块包括 组配置模块,屏障状态机,屏障包分组模块,超时计数模块,其中: 所述组配置模块包括叶子配置寄存器和父端口配置寄存器,用于确定屏障 组中节点间的互联关系; 所述屏障包分组模块用于将包按照屏障组号进行分类,以及将每个组的屏 障包翻译为各类事件;所述事件包括归约、分发、归约应答和分发催促事件; 所述屏障状态机包括多个组状态机,以及调度状态机; 所述超时计数模块,用于控制重传及催促事件的产生。
    12.根据权利要求11所述的交换机,所述屏障模块还包括链路状态监测 模块,用于动态获取链路状态信息,并根据链路状态信息,动态设置重传及催 促超时阈值,供超时计数模块使用。
    13.一种基于胖树拓扑的屏障操作方法,其特征在于,包括下列步骤: 步骤A,根据胖结拓扑结构对屏障操作系统的屏障树中的交换机节点进行 配置; 步骤B,当交换机节点处于空闲状态时,则响应与当前序号不同的催促包, 等待与当前序号相同的屏障归约包; 步骤C,在交换机节点接收到与当前屏障序号相同的屏障归约包后,响应 与当前序号相同的屏障归约包,以超时重传的方式,对所有屏障归约包返回响 应包,进行屏障归约; 步骤D,当归约过程完成时,则响应与当前序号相同的屏障分发包,接收 屏障分发包的过程采用超时催促的方式,对接收到的屏障分发包进行组播分 发,然后转到步骤B,进入空闲状态。
    14.根据权利要求13所述的基于胖树拓扑的屏障操作方法,其特征在于, 所述步骤D中,进行屏障分发,还包括下列步骤: 对屏障完成状态位取反。
    15.根据权利要求13或14所述的基于胖树拓扑的屏障操作方法,其特征 在于,所述步骤C中,响应与当前序号相同的屏障归约包,以超时重传的方 式,对所有屏障归约包返回响应包,进行屏障归约,包括下列步骤: 步骤C1,当收到屏障归约包后,检查屏障归约包中的屏障序号;若与当 前序号一致,则复位相应归约状态寄存器的状态位,转至步骤C2;否则丢弃; 同时,对所有的屏障归约包,回复应答包,应答包中的序号采用屏障归约包中 的序号; 步骤C2,归约状态寄存器为全0时,屏障模块发出屏障归约包,并控制 超时计数模块启动应答超时计数,转到步骤S330′;否则转至步骤S320′; 步骤C3,当收到应答包,且应答序号与当前序号一致后,则复位应答超 时计数,完成此次超时动作,转至步骤SC4;如果应答超时计数达到阈值,则 重发屏障归约包; 步骤C4,等待屏障分发包。
    16.根据权利要求15所述的基于胖树拓扑的屏障操作方法,其特征在于, 所述阈值由链路状态监测模块设置。
    17.根据权利要求16所述的基于胖树拓扑的屏障操作方法,其特征在于, 所述链路状态监测模块包括链路状态测试和超时阈值设置,链路状态监测模块 中设置两个计数器,一个记录出现CRC错误包的个数,初始化为1,另一个 记录所有数据包的个数,两个计数器的比值即出错率: r=Cerror/Ctotal; 其中,Cerror值不为0。 超时阈值Ack_Thres=K/r,其中K为常数。
    18.根据权利要求15所述的基于胖树拓扑的屏障操作方法,其特征在于, 所述步骤C还包括下列步骤: 步骤C1′,在操作过程中,当端口收到屏障归约包,就将归约状态寄存 器中对应端口的状态位复位,当归约状态寄存器的值为全0时,引发该节点归 约完成事件,将屏障归约包发送至父端口; 步骤C2′,通过归约状态寄存器中的序号位,区分连续两次屏障操作, 只有与当前序号位相同的屏障归约包才对归约状态寄存器进行修改。
    19.根据权利要求14所述的基于胖树拓扑的屏障操作方法,其特征在于, 所述步骤D中,响应与当前序号相同的屏障分发包,对屏障完成状态位取反, 采用超时催促的方式,进行屏障分发的过程,包括下列步骤: 步骤D1,完成归约过程的交换机节点,在启动应答超时计数的同时,启 动屏障分发包超时催促计数;在催促计数达到阈值后,若还未收到屏障分发包, 则向父端口发出分发催促包,催促父节点进行屏障分发包的发送; 步骤D2,如果是根节点,则在完成屏障归约过程后,节点的屏障模块使 用当前屏障序号位填充屏障分发包,  转至步骤D3;如果不是根节点,则在收 到屏障分发包,且分发包中序号与当前序号位相同时,转至步骤D3; 步骤D3,节点的屏障模块向叶子配置寄存器中的有效端口发送屏障分发 包,并置位屏障完成状态位为1,转至步骤D4; 步骤D4,如果收到屏障催促包,若屏障完成状态位为1,且催促包的序 号位与当前屏障序号不同,则节点的屏障模块重发屏障分发包,用屏障序号位 取反后的值填充重发的屏障分发包。
    20.根据权利要求19所述的基于胖树拓扑的屏障操作方法,其特征在于, 所述阈值由链路状态监测模块设置。
    21.根据权利要求20所述的基于胖树拓扑的屏障操作方法,其特征在于, 所述链路状态监测模块的功能包括链路状态测试和催促阈值设置,链路状态监 测模块中设置两个计数器,一个记录出现CRC错误包的个数,初始化为1, 另一个记录所有数据包的个数,两个计数器的比值即为出错率: r=Cerror/Ctotal; 其中,Cerror值不为0。 其中,催促阈值Dun_Thres=(K’×L)/r,其中K’为常数,L是节点在 屏障树中的层数。
    22.根据权利要求19所述的基于胖树拓扑的屏障操作方法,其特征在于, 所述步骤D还包括下列步骤: 步骤D1′,判断如果为根节点,则当完成屏障归约过程时,向叶子配置 寄存器中的有效端口发送屏障分发包,屏障分发包使用当前的屏障序号位标 识,同时置位屏障完成状态位; 步骤D2′,如果不是根节点,则从父端口收到一个屏障分发包后,节点 的屏障模块就置位屏障完成状态位,并向叶子端口转发该屏障分发包。
    23.根据权利要求13或14所述的基于胖树拓扑的屏障操作方法,其特征 在于,所述步骤A包括下列步骤: 步骤S110,通过配置交换机中组配置模块中的叶子配置寄存器和父端口 配置寄存器,确定一个屏障组中节点间互联关系; 步骤S120,使用组配置模块中叶子配置寄存器的值,设置屏障状态寄存 器的初始值; 步骤S130,在进行屏障操作前复位屏障完成状态位。
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