動態(tài)非探測式路由選擇策略的設(shè)計(jì)與分析(全文)

1、動態(tài)非探測式路由選擇策略的設(shè)計(jì)與分析（全文）AXX：1007-9599（2021）06-0000-02SDNS策略設(shè)計(jì)簡單動態(tài)非探測式路由選擇策略（SDNS）是動態(tài)非探測式路由選擇策略的一種具體實(shí)現(xiàn)算法。SNDS策略對各可選輸出方向分配相同權(quán)值的等待時(shí)鐘周期tc，對于第一個輸出方向，如果數(shù)據(jù)包在tc內(nèi)不能發(fā)送出去，說明此刻此方向堵塞，則直接轉(zhuǎn)向下一個可選通道方向探測，按此方式輪詢，直到數(shù)據(jù)包發(fā)送出去為止。文獻(xiàn)表明，在一致性的流量模型中，由于維序?qū)降姆绞胶鸵恢滦缘牧髁磕Ｐ拖嗥ヅ?，所以維序?qū)侥軌蚪oXX絡(luò)帶來均衡的傳輸流量，幸免數(shù)據(jù)包向XX絡(luò)的ZY區(qū)域聚集，均勻使用XX絡(luò)資源，降低XX絡(luò)傳輸延遲

2、。路由選擇策略中的直線傳輸策略能夠使數(shù)據(jù)包盡量按照類似維序?qū)降姆绞絺鬏?。所以，在SDNS路由選擇策略中，如果數(shù)據(jù)包直向傳輸?shù)姆较蚴荢中的元素，則第一次傳輸方向的選擇此方向作為當(dāng)前數(shù)據(jù)包第一次嘗試傳輸?shù)姆较蚰康氖菫榱颂岣呗酚蛇x擇策略對不同傳輸模型的適應(yīng)性。進(jìn)一步考慮在SNDS策略中應(yīng)用直向傳輸策略的可行性。由于幸免通道環(huán)相關(guān)的自適應(yīng)路由算法限制的是某些轉(zhuǎn)彎，因此直線方向一定不會使算法產(chǎn)生死鎖。在XX絡(luò)負(fù)載不高的情況下，在直線傳輸方向上，數(shù)據(jù)包若能以較高的概率傳輸出去，數(shù)據(jù)包的傳輸類似于維序?qū)降膫鬏敺绞?。將直線選擇策略和SDNS路由選擇策略結(jié)合起來，使自適應(yīng)路由算法具有了靜態(tài)路由算法的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)

3、XX絡(luò)負(fù)載增大時(shí)，數(shù)據(jù)包若在直線傳輸產(chǎn)生擁塞，就能夠迅速轉(zhuǎn)向其他的方向傳輸，保證了算法的靈活性和適應(yīng)性。DOFS策略設(shè)計(jì)由于沒有探測式信息作為仲裁依據(jù)，SDNS策略只能夠按照均等的概率探究可用通道。數(shù)據(jù)包頭在探測堵塞的過程中可能會錯過可用的通道，使得此數(shù)據(jù)包在節(jié)點(diǎn)上的傳輸延遲增加。這種情況發(fā)生的概率隨著待選輸出通道數(shù)的增加而增加。為解決這個問題，本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了另一種動態(tài)非探測式路由選擇策略數(shù)據(jù)包輸出信息反饋策略(DOFS,DataPacketOutputInformationFeedbackSelection)。和SDNS選擇策略相同，DOFS選擇策略采納動態(tài)方向選擇，以幸免唯一輸出方向長時(shí)間

4、等待而導(dǎo)致的性能降低。DOFS選擇策略轉(zhuǎn)換方向的操縱方法與SDNS策略相同，在此不贅述。與其不同的是，DOFS選擇策略沒有采納等概率探究的方式，而根據(jù)輸出端口狀態(tài)表動態(tài)地分配各個備選輸出方向被請求的次數(shù)，從而提高請求成功的概率。DOFS利用已經(jīng)傳輸數(shù)據(jù)包在本節(jié)點(diǎn)上探測以及最終發(fā)送結(jié)果的信息作為衡量各輸出方向擁塞狀況的依據(jù)，并更新輸出端口狀態(tài)表，以此作為DOFS策略仲裁的依據(jù)。數(shù)據(jù)在請求通道時(shí)，如果輸出端口對應(yīng)方向鄰居節(jié)點(diǎn)緩存的被占用，請求會被拒絕。DOFS選擇策略將數(shù)據(jù)包在節(jié)點(diǎn)上探究可用通道過程中的信息記錄下來，用nsend和nrequest分別表示某一個輸出方向?qū)嶋H傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包數(shù)和請求傳輸?shù)?/p>

5、數(shù)據(jù)包數(shù)，用輸出端口請求成功率routport反映輸出端口發(fā)送數(shù)據(jù)包的能力，定義如下。routport值越大表示此方向堵塞的狀況越輕，則給予端口更大的權(quán)值。由于XX絡(luò)狀況在不斷變化，routport的準(zhǔn)確性也隨著時(shí)間延長而不斷降低，所以考慮routport的時(shí)間有效性，設(shè)其時(shí)間影響因子為f(t)，如式(1)所示(1)輸出端口狀態(tài)表XX絡(luò)中的每個節(jié)點(diǎn)都有一個輸出端口狀態(tài)表，用來衡量各輸出端口的數(shù)據(jù)包承載能力，第一列表示節(jié)點(diǎn)相鄰方向通道，在XX孔拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中每個節(jié)點(diǎn)最多有四個相鄰節(jié)點(diǎn)，所以輸出端口狀態(tài)表有四行；第二列表示輸出端口請求成功率；為了易于實(shí)現(xiàn)，本文將采納的輸出端口狀態(tài)表。按照實(shí)際應(yīng)用的需要

6、，狀態(tài)表將記錄最近發(fā)送nsend個數(shù)據(jù)片對應(yīng)的nrequest值以及輸出端口空閑到當(dāng)前時(shí)刻的時(shí)間長度，其分別表征輸出端口請求成功率以及其時(shí)間有效性。DOFS策略中，輸出端口狀態(tài)表的規(guī)模由節(jié)點(diǎn)輸出端口數(shù)量決定，而與XX絡(luò)規(guī)模不相關(guān)。大小在片上XX絡(luò)XX孔拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下，節(jié)點(diǎn)端口數(shù)量恒定，因此使用輸出端口狀態(tài)表的XX絡(luò)設(shè)計(jì)具有良好的可擴(kuò)展性。輸出端口狀態(tài)表的使用和更新節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)包請求路由時(shí)，在自適應(yīng)路由計(jì)算函數(shù)得到了一組死鎖幸免的輸出方向集合S后，則查找集合中元素i對應(yīng)的輸出端口狀態(tài)表項(xiàng)，并按式計(jì)算出各方向請求成功率routport。對于iS，若routportmin=routporti,則此數(shù)據(jù)包

7、在該節(jié)點(diǎn)pi探測發(fā)送的次數(shù)ci=1；其他的iN，根據(jù)routporti的值從大到小給ci給予更大的值。在得到可選方向的發(fā)送等待時(shí)間值后，數(shù)據(jù)包按照發(fā)送等待時(shí)間值輪詢各可選方向，直到數(shù)據(jù)包成功發(fā)送出去為止。在數(shù)據(jù)包輪詢過程中，更新每個被請求方向的nrequesti值。當(dāng)數(shù)據(jù)包在某一個輸出方向i成功發(fā)送數(shù)據(jù)包后，更新輸出端口狀態(tài)表中對應(yīng)nsendi值。若輸出端口收到傳輸請求，則將ti清零；若沒有數(shù)據(jù)請求和發(fā)送，則將此方向ti值增1，保證其時(shí)效性。時(shí)間影響因子f（t）時(shí)間關(guān)聯(lián)函數(shù)是一個物理學(xué)名詞，表示某一時(shí)刻擾動對另一時(shí)刻物理量的的影響，存在一個關(guān)聯(lián)時(shí)間，它表示這種影響所及的時(shí)間尺度。時(shí)間關(guān)聯(lián)函數(shù)具

8、有如下一些性質(zhì)：1時(shí)間平移不變性和時(shí)間反演不變性；2長時(shí)間的極限為零。物理量只有在有限時(shí)間內(nèi)有關(guān)聯(lián)，所謂too,實(shí)際上是指tTo時(shí)間關(guān)聯(lián)最常見的函數(shù)形式有單調(diào)指數(shù)衰減（8expat）、哥律型的（octA-a）等。DOFS策略中時(shí)間影響因子性質(zhì)與時(shí)間關(guān)聯(lián)函數(shù)相似，時(shí)間相隔越短，輸出端口請求成功比信息對當(dāng)前仲裁影響越大；時(shí)間相隔越長，對當(dāng)前仲裁影響越小。本文將單調(diào)指數(shù)衰減函數(shù)作為時(shí)間影響因子函數(shù)f(t)。對于不同的XX絡(luò)環(huán)境，可以通過改變其系數(shù)a調(diào)節(jié)時(shí)間影響因子對輸出端口請求成功比的影響能力。三、傳輸性能分析路由算法的傳輸效率受到實(shí)際傳輸模型的影響非常大，由于算法傳遞所依賴的信息類型有所不同，所以

9、不同的路由算法應(yīng)用于與其相對應(yīng)的傳輸模式才會有較好的傳輸性能。確定性路由算法與均勻傳輸模型相適應(yīng)；自適應(yīng)路由算法能更好地應(yīng)對非均勻傳輸模型的傳輸狀況。動態(tài)非探測式路由選擇策略是一種基于短程(ShortTerm)狀態(tài)信息的路由選擇策略，與非均勻傳輸模式相適應(yīng)。與之前基于短程局部狀態(tài)的路由選擇策略相比，動態(tài)非探測式路由選擇策略的局部優(yōu)化效果更好，更優(yōu)于基于長程狀態(tài)信息路由選擇策略。不采納專門的狀態(tài)探測包，幸免了額外開銷以及在片上XX絡(luò)中易出現(xiàn)探測包信息失效而產(chǎn)生的性能降低，因此，在非均勻傳輸模式中能有更好的傳輸性能。在均勻傳輸模式中，雖然與傳輸模式不相符合，動態(tài)非探測式路由選擇策略的傳輸效率依舊會高于之前提出的路由選擇策略，比如NoP選擇策略。四、總結(jié)本文提出了一種新的片上XX絡(luò)自適應(yīng)路由選擇策略的設(shè)計(jì)方法動態(tài)的非探測式路由選擇策略，分析了其在片上XX絡(luò)路由中的適用性，實(shí)現(xiàn)了SDNS和DOFS兩種動態(tài)非探測式路由選擇策略，并和之前的路由選擇策略進(jìn)行比較。通過理論分析和實(shí)驗(yàn)，證明了動態(tài)非探測式路由選擇策略在片上XX絡(luò)路由中的適用性。SDNS策略中等待時(shí)間的取值問題還需要進(jìn)一步研究。通過研究具體XX絡(luò)應(yīng)用，找到其XX絡(luò)模型輕載和重載劃分的閾值，可為采納SDNS策略的自適應(yīng)路由