论文部分内容阅读
针对大量云计算应用具有高吞吐量的需求和数据中心网络流量具有局部性的特点，很多公司提出了具有能效高、体积小和计算密度高等优点的高密度服务器方案。而随着高密度服务器在数据密集型和大规模网络应用内的广泛采用，如何为其设计高性能、低成本的内部互连网络成为亟需解决的问题。目前绝大多数的高密度服务器均采用全互连网络以获得最优的网络性能，但是其高昂的成本严重限制了服务器内的计算节点规模。 为了达到高性能且低成本的设计目标，本文采用理论最优的摩尔图来构建服务器内的计算节点间的互连网络。考虑到应用对计算能力的需求，本文选取网络规模为50的摩尔图（霍夫曼图）。实际上，在将计算节点集成到一个处理器板上的过程中需要将原始的霍夫曼图划分为同构的连通子图。为了解决这个问题，本文为霍夫曼图提出了两种等价划分机制。此外，本文提出了一种基于逻辑实现的最小路由机制，从而能够节省时间和空间上的开销。最后，通过与全互连、Kautz和Torus这三种当前较流行的网络架构进行比较，实验结果表明本文提出的网络架构所达到的性能接近于全互连网络并且成本接近于Torus网络。 采用软件定义网络技术实现网络架构是现在重要的发展趋势。本文采用具有代表性的OpenFlow网络架构来搭建所设计的互连网络方案。为了给数据中心网络的研究提供软件自定义的测试床，我们设计了一款基于FPGA的SDN-交换机。此外，为了该芯片能够顺利流片，我们采用软件仿真方式对其进行功能验证。 在整个验证工作中，我们首先为交换机构建验证平台，主要包括三部分:激励生成器、黄金模型和结果比对。然后，根据验证对象的不同，将验证工作分为两个步骤:第一步进行模块验证，当模块验证的结果满足要求后，第二步进行集成验证工作。在我们的工作中，无论是模块验证还是集成验证，功能覆盖率都达到100％，代码覆盖率中的行覆盖率和条件覆盖率都达到90％以上。