[发明专利]用于大规模计算阵列操作系统的网络路由配置方法

说明书

技术领域

本发明涉及高性能计算机系统的系统计算结点网络路由管理、配置启动技术领域，具体涉及一种用于大规模计算阵列操作系统的网络路由配置方法。 

背景技术

高性能计算机系统通常由计算阵列、通信阵列、服务阵列组成，这些阵列之间必须通过高性能通信网络连接，才能发挥作用。目前，部分高性能通信网络采取源路由方式，经过实践证明，这种方式具有很高的性价比。在这种情况下，要求为每个参与通信的终端（如计算结点、服务结点）配备单独路由表。路由表是一个文本文件，包含了某个网络终端的路由信息，路由表文件通常存放到结点的磁盘上的文件系统中，但是计算阵列数量庞大，通常在1万个左右，因此，考虑到成本、工艺结构、系统稳定性，计算结点并不配备硬盘。

计算结点都是通过网络从服务结点读取内核和系统映像，然后启动运行，完成一系列的初始化、配置工作。其中，必须使用正确的路由表文件才能正确配置结点的高速通信硬件，从而与系统其他结点正常通信。因此，高效、正确地配置无盘计算结点的路由表是高性能计算机系统启动的关键步骤。每个路由表文件名称、内容各不相同，由一个唯一的网络物理标识（以下简称网络ID）区分，计算结点参与网络通信时，使用网络ID标识该结点在网络中的位置，因此计算结点也是与网络ID一一对应，从而与路由表文件一一对应。

但是，问题是在这种高速网络构架下，计算结点启动之前，网络只能实施简单的原始的消息通信，无法传送较大文本文件，而且，事先将路由表文件全部发送存放到结点的某块存储区中，对于硬件设计是不合适的，因为这将为通信硬件带来额外的复杂的逻辑、占用宝贵的通信硬件的内存，同时也要求对计算结点的BIOS和操作系统的驱动程序提出功能要求，这样势必增加整个系统的复杂度、成本和延长调试时间。因此，只能使用简单的消息通信，将简单的路由信息（只包含网络ID、服务结点到目标结点的路由）发送到目标计算结点上。

这样，完整地传送路由表文件任务就交给了操作系统的内核和无盘映像，其中与网络配置相关的必要的步骤有：

1、将所有计算结点的路由表文件全部放到无盘映像中；

2、计算结点启动时，根据简单的路由信息，从服务结点读取操作系统内核和无盘映像；

3、计算结点内核启动内核，根据已知的网络ID从无盘映像中读取需要的路由表文件，完成配置网络设备的工作。

但是，上述操作面临着如下问题：

1、路由表文件的占用的空间随着计算结点规模增加而增加，实践证明，这个增加是超线性的，当到8000个左右时，所有的路由表文件超过1.6GB，使用gzip等工具压缩后也有192MB左右，而操作系统无盘映像最大只有512MB，并且还要存放必须的系统文件，通常只能剩余100MB左右，因此，计算结点规模较大时，不能充分保证完整地存放路由表文件；

2、即使能够通过压缩方式存放下路由表文件，当计算结点从压缩文件中寻找需要的一个路由表文件时，解压时间相对较长，远远超过了结点启动过程中其他部分的时间总和，这与以轻便、精简为目的的计算结点启动策略相互矛盾，并严重影响了整个系统的可用性。

发明内容

本发明所解决的技术问题提供一种路由表文件占用空间小、计算结点查找所需路由表文件快、配置网络设备快捷、系统启动时间短、可维性和可用性好的用于大规模计算阵列操作系统的网络路由配置方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种用于大规模计算阵列操作系统的网络路由配置方法，其实施步骤如下：

1）服务结点准备操作系统内核和操作系统映像，同时将各个计算结点的路由表文件对应计算结点的网络ID使用单调递增的连续数字进行命名，将所有路由表文件根据预设的固定步长采用双压缩格式进行双重压缩得到多个切分压缩文件，将所述多个切分压缩文件存储到所述操作系统映像中；

2）计算结点向服务结点获取操作系统内核和操作系统映像，启动操作系统内核并进入通信设备配置阶段后，读取本结点的网络ID，根据所述固定步长对本结点的网络ID进行取模运算得到操作系统映像中对应本结点的切分压缩文件，将所述切分压缩文件进行解压缩获取本结点的路由表文件，根据所述路由表文件完成本结点的网络路由配置。

作为本发明上述技术方案的进一步改进：

所述步骤1）的详细步骤如下：

1.1）服务结点准备操作系统内核和操作系统映像；准备所有计算结点的路由表文件，将各个计算结点的路由表文件对应计算结点的网络ID使用单调递增的连续数字进行命名；