[发明专利]在笛卡尔拓扑的网络中构建无死锁路由的方法和装置

说明书

一种装置，包括网络接口和处理器。网络接口配置为与一个网络进行通信，所述网络包括在多维度的笛卡尔拓扑中相互连接的多个交换机。处理器配置为预定义笛卡尔拓扑的维度中的顺序，通过基于至少沿着候选路由的相应数量的交换机来评估候选路由，以搜索经由网络从源交换机到目标交换机的优选路由，所述交换机到下一跳交换机的遍历与预定义顺序相反地从一个维度变化到另一维度，并且所述处理器配置网络中的一个或多个交换机，以沿着优选路由将来自源交换机的数据包路由到目标交换机。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年11月24日提交的美国临时专利申请 62/426,241的权益，其公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本文所描述的实施方式大体上涉及网络通信，具体涉及用于无损笛卡尔拓扑网络中的无死锁路由的方法和系统。

背景技术

通信网络通常包括多个网络元件，例如相互连接的交换机或路由器。交换机通常会在将数据包发送到选定的下一跳交换机之前缓冲传入的数据包，并使用流量控制措施防止上一跳交换机导致缓冲区溢出。当具有循环依赖关系的多个交换机的缓冲区变满时，网络中可能会发生死锁状态。死锁状态可能发生在某些网络拓扑中，例如网格和环形拓扑。

避免死锁状态的包路由方法在本领域中是已知的。例如，其公开内容通过引用并入本文的美国专利9,009,648描述了用于在多核系统中自动建立无死锁的互通网络的系统和方法。使用高级的规格来获取各种内核的内部依赖关系，并将其与用户指定的系统流量配置文件一起使用，以自动检测系统中的协议级死锁。当所有检测到的死锁得到解决或不存在这样的死锁时，系统的各种内核之间的流量配置文件中的信息可自动映射到互连通道并检测网络级死锁。可以通过重新分配通道资源来避免检测到的死锁。

其公开内容通过引用并入本文的美国专利6,918,063描述了一种用于促进多节点计算系统中的容错的方法和系统，其仅使用两轮并因此只需要两个虚拟通道来确保死锁自由，在节点和/或链路故障的情况下提供无死锁的消息路由。引入了一组用于消息路由的节点，该组中的每个节点只用作消息路由上的点，而不用于发送或接收消息。

用于防止笛卡尔拓扑中的死锁的一种路由方案被称为维序路由 (DOR)方案，其在例如在超立方体并行计算机和应用：结构、软件、计算机系统和普遍问题的第三次会议的会议记录中公布的“The architecture and programming of the Ametek series2010multicomputer”(卷 1，ACM，1988)中有描述，所述文献通过引用并入本文。例如，以下文献描述了用于环形拓扑的DOR变体，其通过引用并入本文： Deadlock-free messagerouting in multiprocessor interconnection networks,IEEE Transactions oncomputers,Volume C-36,pages 547-553, May,1987。

发明内容

本文所描述的实施方式提供了一种包括网络接口和处理器的装置。网络接口配置为与网络进行通信，所述网络包括在具有多维度的笛卡尔拓扑中相互连接的多个交换机。处理器配置为预定义笛卡尔拓扑的维度中的顺序，从而通过至少基于沿着候选路由的交换机的相应数量来评估候选路由，搜索经由网络从源交换机到目标交换机的优选路由，其到下一跳交换机的遍历与预定义顺序相反地从一个维度变化到另一维度，并且配置网络中的一个或多个交换机以沿着优选路由将来自源交换机的数据包路由到目标交换机。

在一些实施方式中，在搜索优选路由的给定阶段，源交换机具有多个已访问的相邻交换机，已经确定了其到目标交换机的优选路由，并且处理器配置为基于预定义标准从已访问的相邻交换机中为源交换机选择下一跳交换机。在其他实施方式中，预定义标准指定选择下一跳交换机，经由所选择的下一跳交换机，候选路具有由在所访问的相邻交换机中最短的路径。在其他实施方式中，预定义标准指定选择下一跳交换机，对于所述下一跳交换机，从源交换机遍历的维度在所访问的相邻交换机中顺序是最高的。