摘要：在千万亿次规模的系统中,互连网络设计面临新的挑战.高性能节点和大规模是构建千万亿次系统的主要技术趋势,不断提高的节点计算能力要求互连网络提供更高的性能,而不断增大的规模又对互连网络扩展性提出了更高的要求.此外,随着系统规模的增大,集合通信的执行时间也在不断增长,制约了应用的扩展性,集合通信的性能需要得到进一步优化.除性能之外,可靠性问题也随着系统规模的扩大而日益严重.而随着计算节点性能的不断提高,互连网络逐渐成为限制大规模计算机系统性能的瓶颈.互连网络核心部件交换芯片可提供的聚合网络带宽受到工艺和封装技术的限制.从网络结构与交换机结构的协同设计思想出发,提出了一种在交换机聚合带宽限定的条件下多轨分割网络结构和设计方法.通过数学建模和网络模拟仿真,分析了该多轨分割网络的性能边界.评测结果表明:该网络可将短消息(长度小于128B)的平均延迟性能提高10倍以上,为以短消息占多数的数据中心网络的性能优化提供了新思路.

摘要：大规模网络结构设计是构建大规模分布式系统和E级高性能计算集群的核心技术之一,底层网络设计者需要结合顶层应用通信流量特征,进行网络结构选型与优化.不当的应用通信模型会引起网络结构设计与实际需求的背离,进而导致系统通信和整体性能的下降.传统基于"黑盒"数据分析的流量建模方法存在业务建模粒度粗和应用数据规模扩展性差等缺陷.该研究引入模拟业务内部逻辑的"事件驱动"思想,提出一种针对主流计算模式MapReduce进行流量建模与流量产生方法.与真实应用流量的对比评测显示,该方法能够准确体现MapReduce计算业务所产生网络流量的特征.基于正确的流量模型,该文对四种主流数据中心网络进行了性能模拟分析.结果表明:相较负载随机均匀分布流量,同一种网络在负载MapReduce特性流量时性能将下降超过30%,因此特性流量能更加明显地展现网络拥塞与瓶颈问题.仿真实验所得到的有关网络性能瓶颈、拓扑可扩展性以及网络性价比的结论,为大规模数据中心网络选型和性能优化提供了新的依据.