[发明专利]一种面向高维度网络的路由器及路由方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机通信技术领域，尤其涉及一种面向高维度网络的路由器及路由方法。

背景技术

目前，在高性能计算机领域，如何在独立的计算和存储资源之间快速有效地进行信息通信已成为该领域的瓶颈技术。现有的解决方案是将装载有众多CPU计算资源的多端口计算设备彼此互联，以搭建起高维度的计算机互联网络。其中，运用较多的高维度网络拓扑结构包括3D-torus(如IBM BlueGene/L)、4D-torus以及5D-torus等。

在高维度网络中，每个节点都具有完整的路由器功能。对于这种结构复杂且路由拓扑实时更新的高维度网络，多采用维序路由方法作为节点间的数据路由传输方法。维序路由的作用在于，对于当前传输的网络数据包，根据本地交换设备以及该数据包自身承载的网络信息进行决策，从而确定本地交换设备(即节点)的输出端口。以4D-torus网络为例，每个节点在网络中的坐标拥有四个维度，每个维度有两个方向。对应于八个维度方向，每个节点具有八个互联端口。设每个节点的四个维度分别为A、B、C、D，且每个维度的两个方向分别为“+”与“-”，则可将4D-torus网络中的每个节点拥有的八个互联端口表示为“A+”、“A-”、“B+”、“B-”、“C+”、“C-”、“D+”和“D-”，而维序路由方法可按A—>B—>C—>D的顺序分别走完这四个维度到达目标节点。

然而，对于采用维序路由方法的高维度计算机互联网络来说，当数据在同一维度传输时，可能出现数据包死锁的问题。现有的解决方案通常采用承载多核多CPU多网络端口的交换设备，然而，这种承载多核多CPU多端口的单一计算节点造价不菲，使得成本费用较高。

发明内容

为解决上述问题，本发明根据一个实施例提供一种面向高维度网络的路由器，所述路由器包括：

多个子路由器，每个子路由器包括多个互联端口。其中，每个子路由器通过其部分互联端口与所述路由器内的其他子路由器全互联，并且每个子路由器通过其剩余互联端口与外部路由器相连；其中，所述路由器中与外部路由器相连的所有互联端口与所述高维度网络的所有维度方向一一对应。

在一个实施例中，所述子路由器还包括：

与所述多个互联端口一一对应的多个路由选择装置，用于接收经由对应的互联端口从所述子路由器外输入的数据包、修改包头中的路由信息，并且将修改后的数据包发送给交换装置；以及

交换装置，用于经由包头中的路由信息指示的输出互联端口和虚通道从所述子路由器输出来自所述路由选择装置的数据包。

在一个实施例中，所述数据包的包头包括用于指示以下信息的信息位：数据包的路由策略、数据包的输出互联端口和虚通道、目的路由器在所述高维度网络中的位置和目的子路由器在目的路由器中的位置，以及数据包在所述高维度网络的每个维度方向上的运行状态；其中，所述路由策略体现数据包依次走完所述高维度网络的所有维度到达目的路由器。

在一个实施例中，所述路由选择装置包括：

配置寄存模块，用于提供关于所述路由选择装置所在的子路由器的信息；以及路由交换模块，用于根据包头和所述配置寄存模块提供的信息，确定并修改要转发的数据包中关于输出互联端口和虚通道的信息。

在一个实施例中，所述配置寄存模块用于提供以下信息：数据包当前所在的路由选择装置对应的互联端口、当前所在的路由器在所述高维度网络中的位置和当前所在的子路由器在路由器中的位置，以及当前所在的子路由器是否是能够切换到所述高维度网络的各个维度的维度可切换点。

在一个实施例中，所述子路由器还包括用于与I/O设备或者本地计算与存储单元连接的数据端口，所述路由选择装置还包括：

包头拆解模块：用于将来自所述交换装置的数据包进行包头拆解，并且将不含包头的数据净载荷经由所述数据端口传送给所述I/O设备或者本地计算与存储单元；

包头添加模块，用于将经由所述数据端口来自所述I/O设备或者本地计算与存储单元的数据净载荷添加包头，并且将该数据包传送给所述交换装置；以及

仲裁模块，用于将来自所述包头添加模块和所述路由交换模块的数据包传送给所述交换装置，其中优先传送来自所述路由交换模块的数据包。

在一个实施例中，所述路由器包括4个子路由器，其中每个子路由器具有5个互联端口。

根据本发明的一个实施例，还提供一种基于上述路由器在高维度网络中进行数据包路由的方法，包括：

步骤1)、子路由器中的路由选择装置接收经由对应的互联端口从所述子路由器外输入的数据包；