[发明专利]一种通过交换芯片构建的交换系统及其路由算法

说明书

本发明公开了一种通过交换芯片构建的交换系统及其路由算法，该通过交换芯片构建的交换系统包括：多个交换芯片，每个交换芯片具有2N个端口，其中，每个交换芯片的N个端口分别与其他的交换芯片连接，以及每个交换芯片剩余的N个端口分别与节点连接，其中，N为正整数。本发明通过将每个交换芯片的N个端口分别与其他的交换芯片连接，以及每个交换芯片剩余的N个端口分别与节点连接，从而通过构建这种全互连网络，其具有最短通信距离，能够显著降低系统成本和功耗。

技术领域

本发明涉及通信领域，具体来说，涉及一种通过交换芯片构建的交换系统及其路由算法。

背景技术

随着大数据，人工智能等高技术应用的快速发展和行业融合，市场对高性能计算的需求越来越大，大量的创新企业和高校等研发机构迫切需求具有相当计算能力的高性能计算系统，计算需求的规模通常在500节点左右，对应这样的系统规模，普通的SMP(Symmetrical Multi-Processing，对称多处理)架构难以满足需求，而大型集群系统又过于昂贵了，从而如何保证500节点规模的高性能通信给高性能互连系统带来了挑战。

目前，企业界通常采用胖树拓扑构建集群系统的方式来提供高性能通信，但是集群系统需要专业人员进行系统搭建和维护，如果采用大端口交换机则用户无需考虑系统搭建和维护，直接使用即可，将极大的方便用户使用。但是，国内市场目前没有高速率大端口交换机，国外公司技术垄断，且不开放，只开放低端口交换芯片，因此，如果能够基于低端口交换芯片构建大端口交换机，有利于打破国外公司的技术垄断，形成自有知识产权，有利于高性能计算技术发展，有利于国计民生。

此外，网络交换机需要一定的缓冲器用来存储数据包，但是，缓冲器的容量是有限的，对于那些数据包头还没有到达目的节点的报文，一方面要请求缓冲器资源，同时又要占用当前缓冲报文的缓冲器，这种通道资源的循环占用就可能产生死锁。目前，通过增加虚通道构建虚拟子网，从而通过分离流量可有效避免死锁，但是这种方法的缺点是所需资源比较多，对于采用高维度拓扑的超大规模网络会极大增加系统成本；以及还可采用逃逸虚通道也可以避免死锁，当发生拥塞时数据包进入逃逸虚通道路由，可化解拥塞情况，其不足之处在于逃逸通道的利用率比较低；以及还可采用日期变更线(Dateline)方法也可有效避免死锁，对于通道资源的循环循环占用而发生的死锁，可以通过设置Ddateline来破坏这种循环占用来避免死锁，从而对于每个循环依赖的环，选定一个节点作为时间线，网络包首先在虚通道0中传输，当进入时间线后，强制切换至虚通道1中传输，即可避免环路死锁，但是这种方法会导致部分通道资料利用率不高，负载不均衡。

另外，目前没有基于商用交换芯片构建全互连大端口交换机的方法，最短路径路由算法可以直接用于全互连网络，但是对于通信负载不均衡的应用，链路资源竞争情况比较严重，会导致网络拥塞，性能严重下降。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种通过交换芯片构建的交换系统及其路由算法，其具有低成本、低功耗、低延迟，高性能的特点。

本发明的技术方案是这样实现的：

根据本发明的一个方面，提供了一种通过交换芯片构建的交换系统。

该通过交换芯片构建的交换系统包括：多个交换芯片，每个交换芯片具有2N个端口，其中，每个交换芯片的N个端口分别与其他的交换芯片连接，以及每个交换芯片剩余的N个端口分别与节点连接，其中，N为正整数。

根据本发明的一个实施例，包括：多个交换主板，每个交换主板上设置有预设数量的交换芯片；以及多个交换主板设置在背板上，从而将多个交换主板连接。

根据本发明的另一方面，提供了一种应用于上述通过交换芯片构建的交换系统的路由算法。

该路由算法包括：确定数据的输入端口的类型；根据数据的输入端口的类型，选择相应的路由算法。