Xem Luận văn: Quay lại | Ý kiến | KieuThanhChung.37208.rar Luận văn 2021:37208 Luận văn Góp ý Nguồn tham khảo Gửi cho bạn bè Download nội dung Tiêu đề Nghiên cứu một số giải pháp định tuyến trong tôpô mạng liên kết hiệu năng cao và công cụ đánh giá. (Routing schemes for highperformance interconnection network topologies and simulation evaluation tool) Tác giả: Kiều Thành Chung Chuyên ngành: Công nghệ thông tin Công nghệ phần mềm Nguồn phát hành: Đại học Bách khoa Hà Nội Sơ lược: THÔNG TIN TÓM TẮT VỀ NHỮNG KẾT LUẬN MỚI CỦA LUẬN ÁN TIẾN SĨ Tên luận án: Nghiên cứu một số giải pháp định tuyến trong tôpô mạng liên kết hiệu năng cao và công cụ đánh giá Ngành: Kỹ thuật phần mềm. Mã số: 9480103 Nghiên cứu sinh: Kiều Thành Chung Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Nguyễn Khanh Văn 2. TS. Phạm Đăng Hải Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội TÓM TẮT KẾT LUẬN MỚI CỦA LUẬN ÁN Luận án bao gồm 2 cụm đóng góp mới: Nghiên cứu đề xuất giải thuật định tuyến đối với tôpô mạng có kích thước lớn áp dụng cho tôpô mạng ngẫu nhiên. Trong đó chú trọng vào việc sử dụng các thiết bị chuyển mạch thông dụng, chi phí thấp và sẵn có trên thị trường. Vấn đề này thể hiện trong việc giảm thiểu kích thước bảng định tuyến tại mỗi nút mạng (thiết bị chuyển mạch tương ứng), trong khi duy trì các yếu tố hiệu năng như đường kính mạng, trung bình chiều dài đường định tuyến, đảm bảo độ trễ toàn mạng thấp. Gồm các đóng góp mới: + Định tuyến rút gọn (Compact Routing), được gọi là CORRA, khai thác các liên kết ngẫu nhiên như là các cầu nối giữa các vùng nút mạng ở xa nhau + Định tuyến rút gọn, được gọi là GLCR, khai thác thông tin các nút đại diện cho mỗi vùng nút mạng, có điều chỉnh phương thức tuyển chọn các nút đại diện (IJDST) Xây dựng được công cụ hỗ trợ đánh giá hiệu năng của tôpô mạng được gọi là SSiNET. Trong đó, NCS đã đề xuất một cách tiếp cận mới cho việc thiết kế công cụ thực nghiệm đánh giá các tôpô mạng theo phương châm mô phỏng giản lược và trình bày một bản thiết kế tổng quan và chi tiết cho sản phẩm công cụ SSiNET. + Xây dựng kiến trúc hệ thống của công cụ phần mềm SSiNET, thực hiện giả lập cơ chế truyền tin trong mạng. Công cụ cho phép đánh giá và so sánh các tôpô có kích thước lớn trên các phương diện truyền thống như các đặc tính đồ thị và định tuyến và đặc tính khai thác có tải. Ngoài ra, SSiNET cho phép các nhà nghiên cứu thử nghiệm các thiết kế tôpô mới một cách đa dạng và linh hoạt mà không phải phát triển chương trình riêng để cài đặt các tôpô hoặc thuật toán định tuyến có sẵn. + Ứng dụng công cụ phần mềm để đề xuất mô hình tôpô lai cho các DC cỡ vừa, tiết kiệm chi phí và đáp ứng không gian mở phù hợp với điều kiện thực tiễn tại Việt Nam. INFORMATION ON NEW CONCLUSIONS OF DOCTORAL DISSERTATION Name of dissertation: Routing schemes for highperformance interconnection network topologies and simulation evaluation tool Major: Software Engineering. Code No: 9480103 Name of PhD. Student: Kieu Thanh Chung Advisors: 1. Assoc. Prof. Dr. Nguyen Khanh Van 2. Dr. Pham Dang Hai Training Institution: Hanoi University of Science and Technology Summary of new contributions of the Dissertation 1. Studying the routing algorithms for random interconnection topologies for largescale network, which focuses on using lowcost and popular commodity switches. This can be achieved by reducing the maximum routing table size at the network switches, while maintaining performance factors such as network diameter, average routing path length and network latency. Two different compact routing schemes are proposed: + The bridgebased scheme, named CORRA, which exploits the longrange random links as the bridges to connect remote network areas so that the routing path length is near optimum, while the routing table size is quite small. + The landmarkbased scheme GLCR applies new heuristic strategies to select the set of landmarks with proper distribution, which helps to reduce the routing path length to nearly the optimum of the landmarkbased approach (IJDST). 2. Developing a performance evaluation tool for interconnection network topology named SSiNET. The dissertation has proposed a new approach for designing experimental tools to evaluate network topologies according based on simplified simulation and presenting the general and detailed design of the SSiNET tool. + Designing the system architecture of the software tool SSiNET. SSiNET provides the ability to evaluate and compare largescale topologies and routing algorithms on several conventional performance metrics. In addition, SSiNET allows researchers to examine new topological designs with diversity and flexibility without having to implement existing topologies or routing algorithms. + Apply SSiNET to propose a hybrid topology model for mediumsized DCs, which reduces costs and can be deployed in open space in accordance with practical conditions in Vietnam.
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan tất nội dung luận án “Nghiên cứu số giải pháp định tuyến tô-pô mạng liên kết hiệu cao cơng cụ đánh giá” cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn tập thể hướng dẫn Các số liệu, kết trình bày luận án trung thực chưa tác giả khác công bố công trình Việc tham khảo nguồn tài liệu thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo theo quy định Hà Nội, ngày … tháng … năm 2021 TẬP THỂ HƯỚNG DẪN PGS.TS NGUYỄN KHANH VĂN TS PHẠM ĐĂNG HẢI NGHIÊN CỨU SINH KIỀU THÀNH CHUNG LỜI CẢM ƠN Trước hết, xin trân trọng cảm ơn Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Phịng Đào tạo, Viện Cơng nghệ thơng tin Truyền thông, thầy cô bạn, thành viên Sedic-Lab, tạo điều kiện thuận lợi đóng góp nhiều ý kiến q báu giúp tơi hồn thành luận án Đặc biệt, xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc đến hai Thầy hướng dẫn khoa học, PGS.TS Nguyễn Khanh Văn TS Phạm Đăng Hải hết lòng hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho suốt trình thực luận án Đồng thời, xin cảm ơn PGS.TS Michihiro Koibuchi, TS Ikki Fujiwara, TS Trương Thảo Nguyên, National Institute of Informatics – Nhật Bản tạo điều kiện giúp đỡ q trình học tập, nghiên cứu Tơi xin cảm ơn gia đình người thân ln bên tơi, ủng hộ động viên tơi suốt q trình nghiên cứu Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày … tháng … năm 2021 Nghiên cứu sinh Kiều Thành Chung MỤC LỤC DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT ST T Kí hiệu Nghĩa tiếng Anh ARPL Average Routing Path Length CORRA Compact Routing for RAndom inter-connection topologies DC DES DOR Data Center Discrete Event Simulation Dimension-Order Routing GLCR Geographic Landmark-based Compact Routing HPC ICT MRPL 10 NSC 11 12 13 14 High-performance Computing Informatiom Communication Technology Maximum Routing Path Length Nghĩa tiếng Việt Trung bình chiều dài đường định tuyến Định tuyến rút gọn dựa liên kết ngẫu nhiên cầu nối vùng nút mạng xa Trung tâm liệu Mô kiện rời rạc Định tuyến ưu tiên theo chiều Định tuyến rút gọn dựa nút đại diện cho vùng nút mạng Tính tốn hiệu cao Cơng nghệ Thơng tin Truyền thông Chiều dài đường định tuyến lớn (đường kính mạng) Network Structure and Cấu hình cấu trúc mạng Configuration RSN Random Shortcut Network Mạng ngẫu nhiên RTS Routing Table Size Kích thước bảng định tuyến SPR Shortest Path Routing Định tuyến đường ngắn Tổ chức đánh giá xếp hạng hệ TOP500 https://www.top500.org/ thống mạng máy tính DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU Nghiên cứu tơ-pơ mạng liên kết chủ đề bản, truyền thống lĩnh vực kiến trúc mạng máy tính, tính tốn song song lưới tính tốn Thiết kế giải pháp tơ-pơ hiệu đóng góp định vào kiến trúc mạng truyền tin lõi lưới tính tốn lớn hệ máy tính hiệu cao, lưới điều khiển lượng thơng minh hay DC đại với hàng nghìn nút tính tốn Một giải pháp tơ-pơ bao gồm hai yếu tố cấu trúc tô-pô giải thuật định tuyến Cấu trúc tô-pô cách xếp nút mạng (các thiết bị chuyển mạch, máy chủ) liên kết (cáp kết nối) chúng thể dạng đồ thị, đó, nút mạng tương ứng với đỉnh liên kết tương ứng với cạnh đồ thị Giải thuật định tuyến thể phương thức hoạt động truyền tin áp dụng cấu trúc tô-pô Sau đây, NCS (nghiên cứu sinh) trình bày khảo sát khái quát định hướng nghiên cứu cụ thể Nội dung khảo sát khái qt có sử dụng tham khảo khơng đề cập chi tiết, mà chúng trình bày cụ thể Chương sau Trong thời kỳ xây dựng kiến trúc mạng truyền tin sở trước đây, có nhiều cấu trúc tơ-pơ mạng đề xuất, ví dụ De Bruijn, Starm Kautz Chúng sử dụng thành công áp dụng phổ biến mạng có kích thước nhỏ (cỡ vài trăm nút tính tốn) Tuy nhiên, với phát triển nhanh chóng quy mơ (số lượng nút tính tốn tăng cao) lĩnh vực thiết kế đa xử lý song song hay lưới tính tốn đòi hỏi đặc biệt DC kiểu hầu hết cấu trúc tơ-pơ truyền thống nhiều trở nên lạc hậu với hai vấn đề chính: 1) khơng đáp ứng u cầu độ trễ truyền tin thấp, thơng lượng cao; 2) tính co giãn quy mơ (scalability) tính linh hoạt (flexibility), tức thay đổi nhanh chóng (về số lượng) nút tính tốn Cụ thể, việc thêm nút tính tốn để tăng quy mơ cơng suất, hay bớt nút để phục vụ bảo trì, sửa chữa tiết kiệm lượng (trong ngắn hạn), kéo theo hoạt động cập nhật thay đổi hệ thống phức tạp chi phí cao Hạn chế gây lãng phí, tạo thành lực cản đà phát triển ứng dụng đại Với kích thước mạng ngày tăng, tính mềm dẻo địi hỏi cao vấn đề tiết kiệm chi phí thiết bị cáp kết nối, tiết kiệm lượng tải thấp, trở thành chủ đề đáng quan tâm Các nhà nghiên cứu tích cực đề xuất dạng kiến trúc phù hợp cho yêu cầu đại SmallWorld DC, Fat-Tree, JellyFish, Ví dụ, Fat-Tree, xem mơ hình hiệu DC có kích thước lớn Mặc dù Fat-Tree có nhiều ưu điểm đường kính mạng thấp, độ trễ truyền tin thấp, định tuyến đơn giản tồn số hạn chế đáng kể Như đề cập trước đó, khả mở rộng Fat-Tree bị hạn chế phụ thuộc vào số cổng thiết bị switch sử dụng Ví dụ, muốn mở rộng Fat-Tree, phải tiến hành thay thiết bị switch lắp đặt trước đó, việc làm gia tăng chi phí thiết bị dư thừa (trong trường hợp bổ sung thêm vài máy chủ, phải thay thiết bị switch để đảm bảo cấu trúc chặt chẽ Fat-Tree) Đồng thời, với cấu trúc đặc thù, Fat-Tree phải sử dụng thiết bị chuyển mạch (chuyên dụng) có bậc đỉnh cao (tương ứng với số cổng kết nối) có giá thành cao Một cách tiếp cận hấp dẫn gần sử dụng mơ hình mạng ngẫu nhiên việc thiết kế tơ-pơ mạng liên kết mà đáp ứng chất lượng hiệu quan trọng tính linh hoạt, tính mở rộng tự nhiên Tơ-pơ mạng ngẫu nhiên xây dựng việc bổ sung thêm liên kết ngẫu nhiên đồ thị chuẩn tắc dạng lưới 2-D 3-D Các liên kết ngẫu nhiên tạo phân bố xác suất đó, thường phân bố Ví dụ, mơ hình mạng ngẫu nhiên RSN (Random Shortcut Network) tạo việc bổ sung liên kết ngẫu nhiên nút mạng đồ thị sở dạng lưới Mơ hình mạng ngẫu nhiên đạt đường kính mạng độ trễ giảm đáng kể so với tô-pô mạng truyền thống (khi so sánh chúng với kích thước bậc đỉnh) Hơn nữa, tơ-pơ mạng ngẫu nhiên có khả mở rộng tự nhiên (có thể thêm bớt máy chủ không ảnh hưởng lớn đến cấu trúc tồn mạng), ví dụ JellyFish Khả mở rộng tự nhiên nhằm hạn chế cứng nhắc cấu trúc tô-pô chuẩn tắc đề cập Mặc dù có hấp dẫn gia tăng mở rộng tự nhiên, mơ hình mạng ngẫu nhiên tồn hạn chế quan trọng, bao gồm giới hạn tính co giãn việc định tuyến Việc tạo liên kết ngẫu nhiên phân bố xác suất dẫn đến khó khăn lớn việc xây dựng giải thuật định tuyến Bởi yếu tố ngẫu nhiên phá vỡ quy luật định tuyến thông thường DOR giao thức Duato, theo thuật toán đường ngắn với việc sử dụng thơng tin tồn tơ-pơ lưu trữ bảng định tuyến nút mạng Đây hạn chế lớn cách tiếp cận tô-pô mạng ngẫu nhiên trở thành điểm nghẽn số nút mạng tăng cao, giới hạn nhớ vật lý nút mạng Ví dụ, tơ-pơ JellyFish trở nên co giãn kích thước mạng tăng cao phải sử dụng thiết bị chuyển mạch có bậc đỉnh lớn (bậc đỉnh 48) Do đó, vấn đề làm để xây dựng giải pháp định tuyến hiệu mà sử dụng thơng tin định tuyến lưu trữ nút mạng cho mạng ngẫu nhiên có kích thước lớn, hướng tới việc sử dụng thiết bị chuyển mạch có bậc đỉnh thấp Bên cạnh việc tìm kiếm giải pháp tơ-pơ mới, thách thức lớn địa hạt nghiên cứu tổ chức đánh giá qua thực nghiệm với mơ hình mạng kích thước lớn, vượt xa kích thước mạng truyền thống Việc đánh giá tô-pô mạng liên kết thực hai giai đoạn: đánh giá phân tích đồ thị đánh giá thực nghiệm mô Đánh giá phân tích đồ thị sử dụng để tính tốn yếu tố đồ thị khoảng cách nút mạng, liên kết nút mạng để tính tốn tham số hiệu (tĩnh) Đánh giá thực nghiệm thông qua công cụ mơ thực giả lập q trình truyền tin để tính tốn tham số động thơng lượng hay độ trễ Một vấn đề quan trọng việc kiểm chứng đề xuất giải pháp tô-pô làm để tính tốn, đánh giá hiệu Đối với tơ-pơ mạng chuẩn tắc, việc tính tốn tham số hiệu dễ dàng tính cấu trúc chặt chẽ cần thực lần Tuy nhiên, tô-pô mạng ngẫu nhiên, việc đánh giá hiệu trở nên khó khăn tính chất ngẫu nhiên liên kết Với thay đổi cấu trúc giải pháp tô-pô mạng ngẫu nhiên, nhà khoa học phải tiến hành thực nghiệm nhiều lần sử dụng kết trung bình để đánh giá hiệu Ví dụ, tính trung bình chiều dài đường định tuyến, tức phải tính tốn chiều dài đường ngắn cặp đỉnh đồ thị Hoạt động tiêu tốn tài ngun máy tính tốn lớn, chưa có cơng cụ phần mềm thực mạng có kích thước lớn Ngồi ra, đề cập, tính chất ngẫu nhiên, nên với giải pháp tô-pô cần phải tiến hành tính tốn lại tham số hiệu mẫu tơ-pơ ngẫu nhiên (ví dụ, đường cặp đỉnh) để xây dựng thông tin định tuyến Do đó, cần xây dựng cơng cụ phần mềm có chế tính tốn tham số hiệu cho đáp ứng việc đánh giá mạng ngẫu nhiên kích thước lớn Đồng thời, thơng qua tiếp cận này, đánh giá đề xuất tô-pô việc so sánh với giải pháp có cấu hình mạng kích thước lớn mà trước chưa thể thực Từ khảo sát trình bày trên, NCS hướng tới hai mục tiêu sau: Mục tiêu 1: nghiên cứu đề xuất thuật toán định tuyến rút gọn mà khai thác tốt tính chất tơ-pơ mạng ngẫu nhiên có kích thước lớn, phù hợp với DC − Mục tiêu 2: nghiên cứu đề xuất kiến trúc công cụ mô đánh giá hiệu mạng ngẫu nhiên có kích thước lớn − Để cụ thể hóa mục tiêu trên, NCS tiến hành khảo sát sở lý thuyết liên quan cấu trúc tơ-pơ mạng, ngun lý định tuyến gói tin mạng, hệ thống hóa nghiên cứu liên quan để làm sở lý thuyết Trên sở lý thuyết, NCS phân tích, khái qt hóa vấn đề xây dựng thuật toán định tuyến mới, đồng thời tiến hành so sánh hiệu tô-pô mạng nghiên cứu liên quan bao gồm yếu tố hiệu năng, mối liên quan đánh đổi yếu tố hiệu Các kết thực nghiệm hai phương pháp để đánh giá hiệu năng, bao gồm phương pháp phân tích đồ thị phương pháp mô giả lập thiết lập công cụ phần mềm mô Công cụ hỗ trợ mô đánh giá tính tốn tham số hiệu đường kính mạng (diameter), độ trễ truyền tin lý tưởng, trung bình chiều dài đường định tuyến kích thước bảng định tuyến () tương ứng với tô-pô thực nghiệm Phương pháp mô giả lập sử dụng để mơ q trình truyền tin cặp nguồn đích mạng Các gói tin tạo ra, truyền qua mạng, công cụ mô ghi nhận lại hoạt động đưa tham số cần thiết độ trễ truyền tin thông lượng mạng Công cụ hỗ trợ mô kiểm chứng tính đắn việc cài đặt tơ-pơ mạng thuật tốn định tuyến tương ứng công bố, tiến hành thực nghiệm theo hai phương pháp so sánh với kết thu với kết công bố Đồng thời, thực nghiệm với tơ-pơ mạng thuật tốn tương ứng để tìm thiết kế có hiệu mạng tốt NCS phân tích hệ thống hóa thiết kế tơ-pơ mạng truyền thống thuật toán định tuyến tương ứng Từ phân tích đó, NCS góp phần bổ sung làm phong phú sở lý luận khoa học việc đưa giải pháp cho việc thiết kế tơpơ mạng, thuật tốn định tuyến, phù hợp với phát triển lớn mạnh DC đại có kích thước ngày tăng Các kết nghiên cứu góp phần xây dựng thiết kế thuật tốn định tuyến, kiến trúc phần mềm cơng cụ hỗ trợ đánh giá hiệu mạng nhằm tăng cường tìm kiếm giải pháp thiết kế tơ-pơ mạng thuật toán định tuyến tương lai Đối với lĩnh vực thiết kế thuật toán định tuyến, NCS đóng góp 04 cơng trình nghiên cứu Đối với lĩnh vực xây dựng phần mềm hỗ trợ mơ đánh giá thực nghiệm, NCS đóng góp 02 cơng trình Chun san cơng trình nghiên cứu phát triển công nghệ thông tin truyền thông Dự án nghiên cứu tiếp tục phát triển mở rộng nhánh nghiên cứu chuyên biệt Đối với cộng đồng nghiên cứu khoa học, kết nghiên cứu cung cấp thêm nguồn tài liệu tham khảo, khảo sát hữu ích nhằm phục vụ nghiên cứu đề xuất giải pháp thiết kế tô-pô mạng hiệu tương lai Kết nghiên cứu tài liệu có giá trị tham khảo tổ chức, doanh nghiệp xây dựng, triển khai DC cỡ vừa nhỏ Việt nam tổ chức ngân hàng, DC ngành (Bộ, Ban, tổ chức xã hội) Ngoài ra, kết nghiên cứu có giá trị tham khảo doanh nghiệp chuyên biệt tổ chức xây dựng vận hành DC đại Viettel DC, FPT DC, VTC DC, VNPT DC, EVN DC,… Trong trình thực nhiệm vụ đề tài nghiên cứu khoa học, phịng thí nghiệm SedicLab – Viện Công nghệ Thông tin Truyền thông, Đại học Bách Khoa Hà Nội, hướng dẫn tập thể hướng dẫn thành viên nghiên cứu, nhóm nghiên cứu hình thành cơng cụ mơ giả lập truyền tin, SSiNET, triển khai phục vụ nghiên cứu phịng thí nghiệm Cơng cụ mơ hoàn thiện, mở rộng thêm chức phương thức thực nghiệm, tiến tới công bố rộng rãi Internet, hỗ trợ cho nhà nghiên cứu khác lĩnh vực NCS có đóng góp định hướng nghiên cứu chung phịng thí nghiệm Sau đây, NCS xin trình bày đóng góp với đồng ý tập thể hướng dẫn thành viên nhóm nghiên cứu Những đóng góp nghiên cứu bao gồm hai nội dung chính: (i) (ii) Đề xuất giải thuật định tuyến + Định tuyến rút gọn (Compact Routing) dựa liên kết ngẫu nhiên cầu nối vùng nút mạng xa (CORRA: CT2) + Định tuyến rút gọn dựa nút đại diện cho vùng nút mạng (GLCR: CT3), có điều chỉnh phương thức tuyển chọn nút đại diện (IJDST: CT5) Đề xuất công cụ thực nghiệm mô đánh giá hiệu mạng: + Xây dựng kiến trúc hệ thống công cụ phần mềm SSiNET (CT4), thực giả lập chế truyền tin mạng + Ứng dụng cơng cụ phần mềm để đề xuất mơ hình tô-pô lai cho DC cỡ vừa, tiết kiệm chi phí đáp ứng khơng gian mở phù hợp với điều kiện thực tiễn Việt Nam (CT6) 10 khai thác có tải Ngồi ra, SSiNET cho phép nhà nghiên cứu thử nghiệm thiết kế tô-pô cách đa dạng linh hoạt mà phát triển chương trình riêng để cài đặt tơ-pơ thuật tốn định tuyến có sẵn Ứng dụng cơng cụ SSiNET để thực nghiệm đề xuất mơ hình tơ-pơ lai Bus-RSN nhằm giải toán xây dựng DC doanh nghiệp nhỏ vừa Giải pháp thiết kế hướng tiết giảm chi phí triển khai linh hoạt, lắp đặt khơng gian gồm nhiều phịng/sàn phân biệt Đồng thời, chi phí đầu tư ban đầu để xây dựng DC theo mơ hình phù hợp với doanh nghiệp có nguồn vốn hạn hẹp Tính linh hoạt khả mở rộng giúp doanh nghiệp mở rộng co hẹp DC cách dễ dàng 4.2 Hướng phát triển nghiên cứu Với phát triển mạnh mẽ DC yêu cầu ngày cao yếu tố hiệu mạng, ứng dụng vào việc khảo sát toán kinh tế kỹ thuật vấn đề đầu tư thiết bị Các hướng nghiên cứu cịn phát triển rộng rãi, đặc biệt giai đoạn cấu trúc tô-pô truyền thống Bus, Star, Tree,Hyper-Cube… các tô-pô có cấu trúc chặt chẽ Tori-Family, Fat-Tree, trở nên hạn chế trước yêu cầu gia tăng nhanh chóng đảm bảo tính mềm dẻo DC Do đó, tương lai, nghiên cứu hướng vào giải pháp kỹ thuật cụ thể hơn: − − − − − Nghiên cứu cần phát triển, thực nghiệm với ứng dụng liệu lớn (như Benchmark) để tìm giải pháp tơ-pơ thuật tốn định tuyến phù hợp với ứng dụng Trong xu hướng phát triển Green DC, cần xây dựng mơ hình tính tốn cơng suất tiêu thụ, đặc biệt lượng truyền gói tin việc tìm giải pháp thiết kế tô-pô hiệu làm giảm lượng tiêu thụ Giải pháp điều khiển kiểm soát linh hoạt (Giám sát hoạt động chế độ chủ động (active) chế độ sẵn sàng (standby) điều kiện tải thấp) (kết hợp với giải pháp tiết kiệm điện tiêu thụ Mơ hình giải pháp thiết kế tơ-pơ lai (Bus-RSN) cho mạng kích thước vừa nhỏ với điều kiện thực tiễn (ví dụ, khơng gian lắp đặt phòng máy chủ bị hạn chế, phòng máy chủ đặt cách rời xa nhau) Hướng nghiên cứu dự định đánh giá yếu tố hiệu thông lượng điện tiêu thụ mạng để đưa đánh giá đầy đủ mơ hình Bus-RSN Đối với cơng cụ hỗ trợ đánh giá hiệu mạng, có kiến trúc hệ thống thực thi kết quan trọng, nhiên, tương lai cần bổ sung chức cần thiết mô giả lập truyền tin cấu trúc tơ-pơ đặc thù Hồn thành chức hỗ trợ thiết kế mặt phòng máy chủ điều kiện thực tế trình bày Hồn thiện giao diện người sử dụng để thực Internet nhằm chia sẻ hỗ trợ người sử dụng khác lĩnh vực nghiên cứu Tuy nhiên vấn đề lực hệ thống (các máy chủ tính tốn) cần cân nhắc để triển khai 119 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN [CT1] KIEU, Thanh-Chung; (2016) An interconnection network exploiting trade-off between routing table size and path length In: 2016 Fourth International Symposium on Computing and Networking (CANDAR) IEEE, 2016 p 666-670 2379-1896/16 © 2016 IEEE, DOI 10.1109/CANDAR.2016.41 Electronic ISSN: 2379-1896 [CT2] THANH, Chung Kieu; (2017) An efficient compact routing scheme for interconnection topologies based on the random model In: Proceedings of the Eighth International Symposium on Information and Communication Technology 2017 p 189-196 ACM https://doi.org/10.1145/3155133.3155186 ISBN 978-1-4503-5328-1/17/12 [CT3] NGUYEN, Chi-Hieu; KIEU, Chung T.; VAN NGUYEN, Khanh (2019) Efficient Landmark-Based Compact Routing for Random Interconnection Topologies In: 2019 IEEERIVF International Conference on Computing and Communication Technologies (RIVF) IEEE, 2019 p 1-6 INSPEC Accession Number: 18673683 Publisher: IEEE ISSN: 2162-786X DOI: 10.1109/RIVF.2019.8713674 [CT4] CHUNG, Kiều Thành; THÀNH, Nguyễn Tiến; VĂN, Nguyễn Khanh (2019) Một tiếp cận thiết kế công cụ phần mềm đánh giá hiệu mạng liên kết kích thước lớn Chuyên san Các cơng trình Nghiên cứu Phát triển Cơng nghệ thông tin Truyền thông, 2019 DOI: 10.32913/mic-ict-research-vn.v2019.n1.889 [CT5] NGUYEN, Chi-Hieu; KIEU, Chung T.; NGUYEN, Khanh-Van (2020) Improved Compact Routing Schemes for Random Interconnects International Journal of Distributed Systems and Technologies (IJDST), 2020, 11.3: 89-109 ISSN: 1947-3532|EISSN: 1947-3540 DOI: 10.4018/IJDST.2020070105 [CT6] KIEU, Chung Thanh; Vu, Quang Son; Dang, Hai Pham; Nguyen Khanh-Van (2020); BusRSN: Giải pháp tô-pô mạng liên kết dạng lai cho trung tâm liệu cỡ vừa, tiết kiệm chi phí đáp ứng khơng gian mở Chun san Các cơng trình nghiên cứu, phát triển ứng dụng Công nghệ thông tin Truyền thông, 2020, 20-34 ISSN: 1859-3526 https://doi.org/10.32913/mic-ictresearch-vn.v2020.n1.922 120 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] ISSARIYAKUL, Teerawat; HOSSAIN, Ekram, "Introduction to network simulator (NS2)," Introduction to network simulator NS2 Springer, Boston, MA, pp 1-18, 2009 [2] Wong D, Seow KT, Foh CH, Kanagavelu R., "Towards reproducible performance studies of datacenter network architectures using an open-source simulation approach.," In 2013 IEEE Global Communications Conference (GLOBECOM), pp 1373-1378, 2013 Dec [3] H CASANOVA, "Simgrid: A toolkit for the simulation of application scheduling," Proceedings First IEEE/ACM International Symposium on Cluster Computing and the Grid, pp 430-437, 2001 [4] A VARGA, "OMNeT++ http://www omnetpp org," IEEE Network Interactive, 2002 16.4 [5] Dally, W., & Towles, B., principles and practices of interconnection networks, morgan kaufmann publishers inc, 2003 [6] T M Pinkston and J Duato, "Appendix E of Computer Architecture: A Quantitative Approach," in 4th ed., Elsevier Publishers, 2006 [7] M Koibuchi, I Fujiwara, H Matsutani, and H Casanova, "“Layout-conscious random topologies for hpc off-chip interconnects”," 19th International Conference on High-Performance Computer Architecture (HPCA), p XX, Feb 2013 [8] Watts, D J., & Strogatz, S H., "Collective dynamics of ‘small-world’networks.," nature, pp 393(6684), 440., 1998 [9] J Duato, S Yalamanchili and L Ni, "Interconnection Networks An Engineering Approach," San Francisco: Morgan Kaufmann, 2003 [10] J M DURÁN, "What is a Simulation Model?," Minds and Machines, vol 30.3, pp 301-323., 2020 [11] P Coteus, "“Packaging the Blue Gene/L supercomputer"," IBM Journal of Research and Development, vol 49, no 2/3, pp 213-248, Mar/May 2005 [12] "CrayXT5 Supercomputer," [Online] Available: http://www.cray.com/ [13] Singla, A., Hong, C Y., Popa, L., & Godfrey, P B., "Jellyfish: Networking data centers randomly.," In Presented as part of the 9th {USENIX} Symposium on Networked Systems Design and Implementation ({NSDI} 12), pp 225-238, 2012 [14] Shin, J Y., Wong, B., & Sirer, E G., "Small-world datacenters.," In Proceedings of the 2nd ACM Symposium on Cloud Computing, p 2, 2011, October [15] Farrington, N., Porter, G., Radhakrishnan, S., Bazzaz, H H., Subramanya, V., Fainman, Y., & Vahdat, A., "Helios: a hybrid electrical/optical switch architecture for modular data centers.," ACM SIGCOMM Computer Communication Review, vol 41, 121 no 4, pp 339-350, 2011 [16] Guo, C., Lu, G., Li, D., Wu, H., Zhang, X., Shi, Y., & Lu, S., "BCube: a high performance, server-centric network architecture for modular data centers," ACM SIGCOMM Computer Communication Review, vol 39, no 4, pp 63-74, 2009 [17] Guo, C., Wu, H., Tan, K., Shi, L., Zhang, Y., & Lu, S., "Dcell: a scalable and faulttolerant network structure for data centers.," In ACM SIGCOMM Computer Communication Review, vol 38, no 4, pp 75-86, 2008, August [18] Gyarmati, L., & Trinh, T A., "Scafida: A scale-free network inspired data center architecture.," ACM SIGCOMM Computer Communication Review, vol 40, no 5, pp 4-12, 2010 [19] Wu, H., Lu, G., Li, D., Guo, C., & Zhang, Y., "MDCube: a high performance network structure for modular data center interconnection," In Proceedings of the 5th international conference on Emerging networking experiments and technologies, pp 25-36, 2009, December [20] Greenberg, A., Hamilton, J R., Jain, N., Kandula, S., Kim, C., Lahiri, P., & Sengupta, S., ""VL2: a scalable and flexible data center network," ACM SIGCOMM computer communication review, vol 39, no 4, pp 51-62, 2009, August [21] A SHPINER, "Dragonfly+: Low cost topology for scaling datacenters.," 2017 IEEE 3rd International Workshop on High-Performance Interconnection Networks in the Exascale and Big-Data Era (HiPINEB)., pp 1-8., 2017 [22] FUJIWARA, Ikki, "Skywalk: A topology for HPC networks with low-delay switches.," In: 2014 IEEE 28th International Parallel and Distributed Processing Symposium IEEE, pp 263-272, 2014 [23] Al-Fares, M., Loukissas, A., & Vahdat, A., "A scalable, commodity data center network architecture .," In ACM SIGCOMM Computer Communication Review, vol 38, no 4, pp 63-74, 2008, August [24] Y Yu and C Qian, "Space shuffle: A scalable, flexible, and high-bandwidth data center network," 2014 IEEE 22nd International Conference on Network Protocols, pp 13-24, 2014 [25] M BESTA, "Slim noc: A low-diameter on-chip network topology for high energy efficiency and scalability," ACM SIGPLAN Notices, vol 53.2, pp 43-55, 2018 [26] Y DENG, "Optimal low-latency network topologies for cluster performance enhancement," The Journal of Supercomputing, vol 76.12, pp 9558-9584., 2020 [27] Koibuchi, M., Matsutani, H., Hsu, H.A., & Casanova, H., "A case for random shortcut topologies for hpc interconnects," in Proc of the 39th Annual International Symposium on Computer Architecture (ISCA), 2012 [28] Cowen, L J., "Compact routing with minimum stretch," Journal of Algorithms, vol 38, no 1, p 170–183, 2001 122 [29] M Thorup and U Zwick, "“Compact routing schemes"," Proceedings of the thirteenth annual ACM symposium on Parallel algorithms and architectures ACM, pp 1-10, 2001 [30] Kim, J., Dally, J.W., Scott, S., & Abts, D., "Technology-Driven, Highly-Scalable Dragonfly Topology," in Proc of the International Symposium on Computer Architecture (ISCA), 2008 [31] Kleinberg, J., "The small-world phenomenon: An algorithmic perspective 991776.," Cornell computer science technical report., 2000 [32] O Lysne, L Pedro, M Koibuchi, T Rokicki, & C Sancho, "“A Survey and Evaluation of Topology Agnostic Deterministic Routing Algorithms”," IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems, pp 1-20, 2011 [33] Jouraku, M Koibuchi & H Amano, "“An effective design of deadlock-free routing algorithms based on 2d turn model for irregular networks”," Parallel and Distributed Systems, IEEE Transactions on, vol 18(3), p 320–333, 2007 [34] TURNER, W Pitt; SEADER, John H.; BRILL, Kenneth G., "Industry standard tier classifications define site infrastructure performance," 2005 [35] Benito, M., Vallejo, E., & Beivide, R., "On the use of commodity ethernet technology in exascale hpc systems," in In High Performance Computing (HiPC) 2015 IEEE 22nd International Conference on, 2015 [36] Gavoille, C., & Gengler, M., "Space-efficiency for routing schemes of stretch factor three," Journal of Parallel and Distributed Computing, p 61(5): 679–687, 2001 [37] D AGUIRRE-GUERRERO, "WMGR: A generic and compact routing scheme for data center networks.," IEEE/ACM Transactions on Networking,, vol 26.1, pp 356369, 2017 [38] L Kleinrock and F Kamoun, "Hierarchical routing for large networks performance evaluation and optimization," Computer Networks (1976), vol 1, no 3, pp 155-174, 1977 [39] Dmitri Krioukov, Kevin Fall, Arthur Brady, et al., "On compact routing for the Internet," ACM SIGCOMM Computer Communication Review, vol 37, no 3, pp 4152, 2007 [40] M Enachescu, M Wang, and A Goel, "Reducing Maximum Stretch in Compact Routing," INFOCOM 2008 27th IEEE International Conference on Computer Communications, Joint Conference of the IEEE Computer and Communications Societies, pp 336-340, 2008 [41] A Greenberg, J R Hamilton, N Jain, S Kandula, C Kim,P Lahiri, D A Maltz, P Patel, and S Sengupta, "VL2: a scalable and flexible data center network.," SIGCOMM, 2009 [42] Lebiednik, Brian and Mangal, Aman and Tiwari, Niharika, "A survey and evaluation 123 of data center network topologies," arXiv preprint arXiv:1605.01701, 2016 [43] I Fujiwara, M Koibuchi, H Matsutani, and H Casanova, "Skywalk: A topology for hpc networks with low-delay switches," 28th International Parallel and Distributed Processing Symposium (IEEE), pp 263-272, 2014 [44] Guo, D., Chen, T., Li, D., Liu, Y., Liu, X., & Chen, G., "BCN: Expansible network structures for data centers using hierarchical compound graphs.," Proceedings IEEE INFOCOM, pp 61-65, 2011 [45] Luo, L., Guo, D., Li, W., Zhang, T., Xie, J., & Zhou, X, "Compound Graph Based Hybrid Data Center," Frontiers of Computer Science, vol 9, no 6, pp 860-874, 2015 December [46] P JAKMA, "A distributed, compact routing protocol for the Internet.," in PhD Thesis - University of Glasgow., 2016 [47] CASTAÑEDA, Armando; LEFÉVRE, Jonas; TREHAN, Amitabh., "Fully compact routing in low memory self-healing trees.," Proceedings of the 21st International Conference on Distributed Computing and Networking., pp 1-10, 2020 [48] B JONYNAS, Compact Routing for Today’s Internet., University of Glasgow, School of Computing Science, April, 2019 [49] VIERTEL, Santiago; VIGNATTI, Andre Luıs., "Compact routing schemes in complex networks.," São Paulo School of Advanced Science on Algorithms, Combinatorics and Optimization, Institude of Mathematics and Statitics - University of São Paulo, July, 2016 [50] C Basso, J L Calvignac, G T Davis, and P C Patel, "Longest prefix match lookup using hash function," U.S Patent No 7,702,630, Apr 20 2010 [51] AURENHAMMER, Franz; KLEIN, Rolf, "Voronoi Diagrams," in Handbook of computational geometry, 2000, pp 201-290 [52] PAGIAMTZIS, Kostas; SHEIKHOLESLAMI, Ali., "Content-addressable memory (CAM) circuits and architectures: A tutorial and survey.," IEEE journal of solid-state circuits, vol 41, no 3, pp 712-727, 2006 [53] H LIU, "Routing table compaction in ternary CAM.," IEEE Micro, vol 22, no 1, pp 58-64, 2002 [54] J Mudigonda, P Yalagandula and J C Mogul, "Taming the Flying Cable Monster: A topology Design and Optimization Framework for Data-Center Network," in USENIX Annual Technical Conference (USENIX ATC'11), 2011 [55] J MOY, "OSPF version 2.," 1998 124 PHỤ LỤC Mục tiêu luận án đảm bảo xây dựng thuật toán định tuyến nhỏ gọn trì yếu tố hiệu đủ tốt so sánh với thuật tốn định tuyến trước Trong nội dung này, NCS trình bày định tuyến phân cấp, kết phản ánh bước khai phá toàn trình nghiên cứu NCS Cách tiếp cận phân cấp phù hợp với tơ-pơ mạng có cấu trúc chuẩn tắc tương ứng với HPC thường có quy mơ nhỏ áp dụng đồ thị Smallworld Tuy nhiên, nghiên cứu sau tập trung chủ yếu mạng có kích thước lớn Do vậy, ý tưởng kết thực nghiệm HR-SW, NCS trình bày chi tiết Phụ lục luận án Định tuyến phân cấp mạng ngẫu nhiên chuẩn tắc 1.1 HR-SW: Định tuyến phân cấp mơ hình đồ thị giới nhỏ Trong phần mơ tả thuật tốn định tuyến phân cấp mơ hình mạng smallworld (SW) Kleinberg [31] Ý tưởng định tuyến phân cấp dựa phân vùng mạng thành cụm kỹ thuật chuyển tiếp gói tin thiết bị switch SW- dựa đồ thị hình lưới (grid-based) nút mạng xếp thành -hàng, -cột Giả sử rằng, thiết bị switch kết nối tới số host (máy chủ) Trong kịch này, mạng phân chia thành lưới nhỏ switches,…, lưới xem cụm Bây giờ, mạng xem mạng Smallworld, cấu thành cụm với kích thước , cụm thứ xem đồ thị Hai cụm gọi kết nối với tồn liên kết mà kết nối thiết bị switch tới thiết bị switch , thông thường, liên kết liên kết ngẫu nhiên Theo cách phân vùng để tạo định tuyến cặp thiết bị switch Nếu switch nguồn đích thuộc cụm , gói tin định tuyến qua đường ngắn đồ thị NCS sử dụng kí hiệu , biểu diễn đường định tuyến nội cụm Định tuyến liên vùng cụm , bao gồm pha: Pha tìm đường ngắn cụm đồ thị ; với cụm trung gian đường định tuyến liên vùng thay với định tuyến nội cụm pha thứ Khơng tính tổng quát, giả sử , biểu diễn hop16 đường cụm Định tuyến kết hợp đoạn định tuyến trung gian , với liên kết mà kết nối cụm với cụm Chú ý rằng, tồn nhiều cặp liên kết toàn mạng Trong trường hợp này, NCS lựa chọn khéo léo (heuristically) thiết bị switch gần với thiết bị switch để đạt chiều dài đường ngắn nhất, ví dụ, ban đầu cụm Hình 5.1 minh họa ví dụ định tuyến phân cấp với đường liên kết nội vùng và liên kết liên vùng Gói tin định tuyến từ tới nội vùng qua đường định tuyến ngắn Định tuyến thiết bị switch cụm khác kết hợp định tuyến nội vùng định tuyến liên vùng, ví dụ, cho định tuyến 16 Hop: khoảng kết nối cụm với 125 Trong trường hợp này, liên kết trung gian mà kết nối tới chọn thay cho gần Hình 5.1: Ví dụ định tuyến HR-SW 1.2 Kỹ thuật địa định tuyến phân cấp Trong nội dung này, NCS mô tả chi tiết kỹ thuật địa hóa dùng cho HR-SW, với mạng thiết bị switch Giả định rằng, thiết bị switch kết nối tới (tính theo số lượng) máy chủ Và mạng phân chia thành cụm có kích thước nhau, cụm có chứa thiết bị switch Địa hóa phân cấp thiết kế để hỗ trợ cho kỹ thuật tra cứu tương thích tiền tố dài (longest-prefix-matching lookup) triển khai kỹ thuật TCAM [53] Mỗi thiết bị switch lưu trữ tồn thơng tin máy chủ (hosts) mà kết nối trực tiếp tới thơng tin thiết bị switch cụm Bên cạnh đó, tất thiết bị switche cụm khác gom lại lưu trữ thông tin ghi bảng định tuyến Ví dụ, cụm đòi hỏi lưu trữ ghi bảng định tuyến thiết bị switch Do đó, địa host trở thành kết hợp định danh host (: host identifier), định danh switch () mà host kết nối tới, định danh cụm () Kỹ thuật đánh địa địi hỏi kích thước nhớ cấu trúc Hình 5.2-a Dễ dàng tính tốn kích thước bảng định tuyến tổ chức minh họa Hình 5.2-b 126 a) Địa phân cấp host cần STT … m m+1 … m+k-1 k+m … k+m+c-2 Thông tin địa 11 10 11 10 11 00 11 01 00 XX 10 XX 00 11 XX XX XX XX Cổng 3 bits m-host kết nối switch (k-1) switch cụm Kết nối tới (c-1) cụm khác b) bảng định tuyến switch với Hình 5.2: Địa hóa phân cấp bảng định tuyến Công thức (số lượng ghi bảng định tuyến) phụ thuộc vào số lượng cụm (tương tự với kích thước cụm ) Do vậy, cân nhắc vấn đề làm để phân chia mạng Chúng ta phân tích đánh đổi , số lượng cụm phần thực nghiệm 1.3 Thực thi định tuyến HR-SW Khi thực định tuyến nút nguồn đích : nằm cụm ( có ) thực định tuyến nội cụm (sử dụng liên kết lưới cụm); • khơng nằm cụm thực định tuyến liên cụm cách sử dụng liên kết ngẫu nhiên Định tuyến liên cụm thực theo hai pha: pha tìm đường ngắn cụm; sau đó, với cụm trung gian đường định tuyến liên cụm thay định tuyến nội cụm pha thứ hai Việc phân chia mạng thành cụm khác nhằm mục đích tạo cấu trúc địa dạng phân cấp, tức nút mạng cụm có chung địa Việc phân cụm nhằm xác định thông tin bảng định tuyến nút mạng đồ thị Các nút mạng cụm lưu thành địa đại diện cụm Ví dụ, nút s cụm có liên kết ngẫu nhiên đến nút cụm Nút thông tin tới nút địa cụm ( B), nút thông tin đến nút mạng cụm đường tới Thông tin định tuyến lưu trữ nút địa cụm thông tin nút tới Thông tin định tuyến lưu trữ nút cụm (cùng với ) bao gồm địa cụm thông tin nút tới Tức nút mạng khác cụm định tuyến đến nút mạng cụm thông qua nút Do đó, HR-SW khơng tiến hành định tuyến cụm thực định tuyến mà địa nút đích tra cứu bảng định tuyến để tìm xác (nếu tồn địa nút bảng định tuyến đó, tìm địa cụm tương ứng với nút t để xác định cổng cho nút mạng • 127 Về mặt ý tưởng, thuật toán HR-SW sử dụng định tuyến phân cấp thuật toán khai thác đường ngắn (Open Shortest Path First – OSPF [55] Tuy nhiên, mơ hình OSPF sử dụng định tuyến bao gồm định tuyến lõi (Backbone Router), định tuyến biên (Border Router), định tuyến đến vùng khác (mà sử dụng giao thức định tuyến khác với OSPF), định tuyến nội vùng (Internal Routers) điều không sử dụng HR-SW Cả cách tiếp cận HR-SW OSPF phân chia thành cách khu vực (area), nhiên cách lưu trữ thông tin định tuyến khác Trong HR-SW, nút mạng vùng lưu thông tin nhau, lưu thông tin định tuyến tới vùng khác thông qua liên kết ngẫu nhiên hai vùng Trong đó, theo OSPF, nút mạng bên vùng lưu liệu trạng thái liên kết (link state) vùng chứa mà khơng cần quan tâm đến toàn mạng Định tuyến vùng thực thông qua các định tuyến biên, OSPF, khác với cách định tuyến trực tiếp vùng thông qua việc khai thác liên kết ngẫu nhiên chúng, HR-SW Dựa cách tổ chức địa HR-SW trình bày trên, áp dụng đánh địa IP cho nút mạng theo cách phân cấp OSPF Trong nút mạng có mã hóa thành địa mạng (network id) 1.4 Đánh giá hiệu mạng 1.4.1 Lựa chọn kích thước phân cụm Mục tiêu việc phân tích hướng tới việc đánh giá tác động số lượng cluster tới HR-SW Trong thực nghiệm này, NCS bổ sung liên kết ngẫu nhiên nút với thành phần phân cụm (clustering exponent) Các thiết bị switch kết nối tới số host, áp dụng cơng thức để tính tốn khơng bao gồm số lượng host kết nối tới switch Giá trị tính theo cơng thức đạt giá trị nhỏ tiến tới giá trị Do đó, NCS lựa chọn giá trị cụm thay đổi từ tới 32 kích thước mạng từ 1.024 tới 8.192 switches Trường hợp số lượng cụm 1, việc áp dụng thuật tốn SPR Khi đó, thiết bị switch lưu trữ thơng tin tồn mạng Hình 5.3: Tương quan mạng 4.096 nút 128 Hình 5.4: Tương quan đường kính mạng mạng 4.096 nút Hình 5.3 giá trị trung bình Hình 5.4 giá trị lớn chiều dài đường định tuyến thuật toán định tuyến phân cấp HR-SW mạng có kích thước 4.096 nút mạng Chiều dài đường định tuyến ngắn xem tốt NCS thấy rằng, số lượng cụm tăng lên, dài Ví dụ, số lượng cụm 16, tăng 31% 46% tương ứng so sánh với trường hợp cụm (trường hợp áp dụng SPR) Đối với đường kính mạng, giá trị tăng 88% 163% tương ứng Các kết minh họa Hình 5.4 phản ánh đánh đổi việc giảm chi phí (thơng thường ) hi sinh hiệu mạng (thơng thường ) Ngồi ra, việc tỉ lệ tăng chiều dài đường định tuyến (tương tự với tỉ lệ giảm ) trở nên chậm số lượng cụm tăng lên Do đó, NCS định chọn số lượng cụm 16 so sánh HR-SW thuật toán định tuyến rút gọn 1.4.2 So sánh kết HR-SW với thuật toán định tuyến rút gọn (TZ) Trong thực nghiệm, NCS so sánh đề xuất HR-SW thuật tốn định tuyến rút gọn tơ-pơ mạng hệ thống HPC (High Performance Computer) định tuyến phân cấp Torus Dragonfly [35] với yếu tố stretch-1 (được biểu diễn Shortest-3-D-Torus Shortest-Dragonfly [30], tương ứng) NCS lựa chọn đề xuất thuật toán định tuyến rút gọn phổ quát (biểu diễn kí hiệu TZ) NCS Thorup & Zwick [29], mạng ngẫu nhiên mạng giới nhỏ (SW: Smallworld Network biểu diễn TZ-Random TZ-SW) Theo tiêu chí tất kịch định tuyến rút gọn phân cấp đánh giá (bao gồm HR-SW) địi hỏi bảng định tuyến kịch định tuyến chia mạng thành cụm Tuy nhiên, định tuyến rút gọn TZ [29] dựa nút đại diện17, không áp dụng thuộc tính tương đồng kích thước cụm, áp dụng cho thiết bị switch mạng Internet Để áp dụng thuật toán TZ cho mạng ngẫu nhiên HPC, NCS sử dụng lớn thiết bị switch thực nghiệm 17 Nút đại diện (Landmark-based): dựa nút đại diện cho tập nút khác mạng 129 Hình 5.5: Đường kính mạng mạng 8.192 nút NCS tính tốn chiều dài đường định tuyến lớn () hay cịn gọi đường kính mạng) để so sánh trường hợp tồi kích thước mạng khác từ 1.024 đến 8.192 nút mạng minh họa Hình 5.5 Sự so sánh trình bày Hình 5.6 Giá trị nhỏ xem tốt Trong hầu hết kích thước mạng, Dragonfly [35] đạt ngắn nhất, đó, 3-D Torus lại đạt giá trị dài Tuy nhiên, việc thực thi định tuyến rút gọn 3-D Torus lại đạt nhỏ HR-SW, TZ-Random TZ-SW đạt giá trị thấp 3-D Torus có lớn Ví dụ, HR-SW có thấp 34,4% thấp 43,4% so với 3-D Torus mạng có 8.192 nút Tuy nhiên, so sánh với TZ-Random, HR-SW có dài tốt 30% Khi kích thước mạng tăng lên 3-D Torus trì nhỏ, nhiên tăng lên đáng kể Ngược lại, Dragonfly TZ-Random trì tốt giá trị tăng lên đáng kể Trong đó, đề xuất HR-SW, thú vị trì tương tự so sánh với TZRandom, tỉ lệ tăng thấp Do đó, NCS cho rằng, đề xuất HR-SW đạt đánh đổi tốt Hình 5.6: mạng 8.192 nút 130 1.5 Kết luận Trong nghiên cứu này, NCS đề xuất sử dụng tô-pô mạng ngẫu nhiên với kịch định tuyến phân cấp mạng cho HPC để đạt đánh đổi tốt Các nút mạng nhóm thành cụm mà đó, nút lưu trữ thông tin nút thuộc cụm khác ghi bảng định tuyến Định tuyến HR-SW không thực theo đường tối thiểu, nhiên, đề xuất đạt ngắn so sánh với tô-pô mạng khác Các phân tích kết cho thấy giảm theo hàm lơ-ga-rit lớn tăng lên Khi số lượng cụm tăng lên, giảm đáng kể Ví dụ, mạng 8.192 nút mạng, 4.098 528 cho trường hợp 16 cụm tương ứng Số lượng cụm lớn dài Ví dụ, với 4.096 nút mạng, với 16 cụm, tăng 31% 46% tương ứng so sánh với trường hợp cụm Các tính chất khác so với tơ-pơ thuật tốn định tuyến biết Các thuật toán định tuyến khai thác cầu nối Bảng 5.1: Algo.5-GLCR: Tính tốn giải pháp GLCR 1: 2: 3: 4: 5: 6: 7: 8: 9: 10: 11: 12: 13: 14: 15: 16: 17: 18: For all End for Queue While Pop from Add to For all If then d [w ] = d [v] + If then Add End if End if End for End while to Bảng 5.2: Algo.6-GLCR: Tính cho nút đại diện 1: 2: 3: 4: 5: 6: 7: For all Queue End for For 131 8: 9: 10: 11: 12: 13: 14: 15: 16: 17: 18: 19: 20: 21: 22: 23: 24: 25: 26: 27: 28: 29: 30: 31: 32: End for While For all While Pop from Add to For all If not then Add to End if End for If nothing is added to Add to End if End while If then Add all to Else Remove from End if End for End while then 132 i Với điều kiện cụ thể, dễ dàng đạt được, ví dụ, đồ thị lưới 2-D ii Nó khoảng 1% � nhỏ thực nghiệm mục ... thêm thuật tốn định tuyến Một giải pháp tơ-pơ mạng bao gồm thành phần: tô- pô mạng thuật tốn định tuyến Do đó, kịch đánh giá xác định tô- pô mạng giải thuật định tuyến yếu tố đầu vào để thực mơ... định tuyến mới, đồng thời tiến hành so sánh hiệu tô- pô mạng nghiên cứu liên quan bao gồm yếu tố hiệu năng, mối liên quan đánh đổi yếu tố hiệu Các kết thực nghiệm hai phương pháp để đánh giá hiệu. .. khái niệm tô- pô mạng liên kết, thuật toán định tuyến hiệu mạng liên kết − Mục 1.2.1 giới thiệu toán nghiên cứu chính, bao gồm tốn giải pháp thiết kế định tuyến rút gọn với nhỏ trì yếu tố hiệu toán