不规则增强混洗交换网络3（IASEN-3）在故障和非故障网络条件下的性能分析

© 2013年。出版社：Elsevier B.V.由美国应用科学研究所负责选择和/或同行评审可在www.sciencedirect.com在线获取ScienceDirectAASRI Procedia 4（2013）104 - 1092013年AASRI智能系统与控制IASEN-3在故障和非故障网络条件下的性能分析Ved Prakash Bhardwaj和Nitin，IEEE高级成员*计算机科学工程和信息通信技术系，Jaypee信息技术大学，Waknaghat，Solandelnitin@ieee.orggmail.com摘要本文提出了一种新的故障可持续互连网络（IN）--不规则增强混洗交换网络3（IASEN-3）及其路由算法。对IASEN-3的性能进行了评估，并与现有的IASEN-2进行了比较。实验结果表明，IASEN-3在吞吐量和处理器利用率方面比IASEN-2更有效。这些结果进行了分析，在故障和© 2013作者。由Elsevier B. V.在CC BY-NC-ND许可下开放获取。由美国应用科学研究所负责选择和/或同行评审关键词：互连网络;多级互连网络; IASEN1. 介绍和动机存在Multi–stage Interconnection（MIN）在所有并行和分布式计算应用程序使它们快速可靠。效率、成本和各种其他因素使其比其他IN更好、更鲁棒[1，2]。有时，MIN在数据传输过程中会遇到故障情况[2-5]。这种情况可能由于任何链路故障或任何交换机故障而出现。这两种情况都会在网络中产生干扰，并降低网络的性能[3-8]。针对交换机失效问题，提出了一种新的智能网--不规则增强混洗交换网-3（IASEN-3）。IASEN-3在多个故障开关元件（SE）的情况下表现良好。IASEN-3的设计模式* Nitin电话：+91-1792-239-369;传真：+91-1792-245362。电子邮件地址：delnitin@juit.ac.in2212-6716 © 2013作者由Elsevier B. V.在CC BY-NC-ND许可下开放获取。美国应用科学研究所负责的选择和/或同行评审doi：10.1016/j.aasri.2013.10.017Ved Prakash Bhardwaj and Nitin / AASRI Procedia 4（2013）1041050 0aK112 2bL334 4cM556 6Dn7我78J8eO9910 10Fp111112 12GQ13131414hr1515各种性能参数的基础。数据包通过IASEN-2 [8]和IASEN- 3传输到预设数量的目的地。结果表明，在故障和非故障网络场景中，IASEN本文的其余部分结构如下：在第2节中，IASEN-3的结构进行了讨论。第3节给出了路由算法。在第4节中，解释了性能因素。结果见第5节。第六部分是结论和参考文献。2. 拟议互连网络不规则增强混洗交换网络-3的结构基于IASEN-2 [8]。在图1中，我们可以看到它有16个源和16个目的地，因此IASEN-3的大小为N =16。所有的源和目的地都通过多路复用器（Mux）和多路分解器（Demux）与整个网络紧密耦合。在第一和最后一级中，每个源或每个目的地与该特定级的三个交换元件（SE）连接，例如源11与SE f、a和d连接，因此f、a和d是源11的主SE类似地，我们可以找出其他源和目的地的主SE、第一备用SE和第二备用SE。第一级和第三级的每个SE的大小分别为2×3和3×2。在阶段2中，每个SE的大小为8×8。源复用器阶段1阶段2阶段3解复用器目标Fig. 1.不规则增强洗牌交换网络3. IASEN-3路由算法在IASEN-3的路由算法中如果它忙或故障（FBY），则首先替换SE106Ved Prakash Bhardwaj and Nitin / AASRI Procedia 4（2013）104(AE1)会得到特定阶段的请求。如果AE1忙或有故障，则请求将到达第二备用SE（AE2）。如果所有SE，即第一级的PSE 1、AE1和AE2或第三级的PSE3如果请求到达第二级的SEi并且它是繁忙的或故障的，则第二级的SEj将接收该请求。如果它也忙或故障，则请求将被丢弃。最后，我们可以说，如果所有三个阶段所需的SE都处于工作状态，则数据将从给定的源传输到其给定的目的地，否则数据传输过程将停止。在算法的第三步骤中，术语算法_IASEN-3输入：N，来源，目的地输出：成功到达数据包或丢弃请求BEGIN1.如果PSE 1 == FBY|| PSE 3== FBY// FBY表示忙或故障2.然后是AE13.else发送请求到下一个适当的节点//这里节点可以是SE或目的地4.如果AE1 == FBY5.然后是AE26.else发送请求到下一个适当的节点7.如果AE2 == FBY8.然后删除请求9.如果i == FBY10.则j11. else向第三阶段12. 如果j == FBY13.然后删除请求14. else向第三阶段END定理：IASEN-3在每个阶段都是单交换机容错网络证明：假设源为2，目的地为9。我们假设SEb、i和o是错误的。在这种情况下，其余路径如下：路径1：2-6-Mux-d-j-k-Demux-1-9路径2：2-10-Mux-f-j-k-Demux-1-9路径3：2-6-Mux-d-j-q-Demux-13-9路径4：2-10-Mux-f-j-q-Demux-13-9这些可用路径证明了IASEN-3在各个阶段都是单交换机容错网络4. 性能评价参数本节讨论IASEN-2和IASEN-3的各种性能因素Ved Prakash Bhardwaj and Nitin / AASRI Procedia 4（2013）1041074.1. 带宽（BW）BW被定义为在任何给定周期内目标接收请求的预期数量。这意味着它是成熟的请求的总数[5- 7]。其计算方法如下：这里，是请求生成概率，是目的地总数。一般概率方程可以写为：这里a b分别是SE的输入和输出线的总数。IASEN-2的概率方程在这里，因此，）的。IASEN-3的概率方程因此，（）。108Ved Prakash Bhardwaj and Nitin / AASRI Procedia 4（2013）1044.2. 消息传输时间（tt）它是所有生成的数据包从给定源到单个目的地所需的时间。它由以下公式给出：：数据包：网络：两个节点之间的路由时间和节点可以是源，目的地或任何SE。：网络4.3. 压缩（TP）TP是指网络单位时间内发送的平均信元数。它也被定义为单位时间内网络接受的最大流量[5-7]。TP可以使用给定的公式计算：4.4. 处理器利用率（PU）它被定义为处理器在不访问全局内存的情况下进行计算的时间百分比[5-7]。PU可以使用给定的公式计算：5. IASEN-2和IASEN-3的性能比较为了比较IASEN-2 [8]和IASEN-3的性能，在故障和非故障网络条件下执行消息多播。假设源是5，并且它已经将数据分组发送到目的地1、3、5、9和11。数据在无故障和单开关故障条件下传输。在本文中，我们假设一个数据包的路由时间是0.01毫秒在在本研究工作中，“单交换机故障”和“故障”这两个术语都表示在数据包传输的每个阶段中，单个交换机都发生故障。提供的负载或请求生成概率为假设它是.根据给定的概率值生成数据包，然后将其发送到目的地1、3、5、9和11。如等式（10）和（11）中所解释的，我们将计算IASEN-2 [8]和IASEN-3在故障和非故障情况下的传输时间。第4节的等式用于计算IASEN-2 [8]和IASEN-3在故障和非故障条件下的吞吐量和处理器利用率。IASEN-2_F和IASEN-3_F是图2所示故障情况下的IASEN-2和IASEN-3。在此基础上，计算了IASEN-2和IASEN-3的传输功率Ved Prakash Bhardwaj and Nitin / AASRI Procedia 4（2013）104109tnS当N=16当N=16提供的负载提供的负载PU0.454.50.440.353.50.30.25IASEN-232.5IASEN-20.20.15IASEN-2_F21.5IASEN-2_F0.10.05IASEN-310.5IASEN-300.10.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.81IASEN-3_F00.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.81IASEN-3_F图二.吞吐量和处理器利用率比较6. 结论在本文中，我们已经研究了性能的IASEN-2和建议MIN在故障和非故障网络条件。数据包已通过IASEN-2和IASEN-3传输，在这两种情况下，可以看出IASEN-3产生的结果优于IASEN-2。与IASEN-2相比，该算法具有更高的可靠性和容错性.今后的工作可能包括以下内容：IASEN-3的推广IASEN-3和IASEN-2在网络规模为32、64和128时的性能参数比较引用[1] William Dally和Brian Towles，互联网络的原理和实践，Morgan Kaufmann，旧金山，ISBN 978[2] 范成功，多阶段互连网络中的多故障容错问题，IEEE计算机学报，第49卷，第9期，页。998[3] Ved Prakash Bhardwaj和Nitin，高级不规则Alpha多级互连网络的一种新的容错路由算法，智能和软计算进展，Springer-Verlag，ISSN：1867-5662，pp. 979[4] Ved Prakash Bhardwaj和Nitin，一种新的容错路由算法，用于先进的不规则增强洗牌交换网络，第14届IEEE计算机建模与仿真国际会议（IEEE UKSIM），Emmanuel学院，剑桥，英国，3月28日至30日，pp. 505[5] Rita Mahajan和Renu Vig，新型容错高级Omega网络的性能和可靠性分析，WSEAS计算机学报，第7卷，第10页。1280[6] Amarteep Gupta和Pawan Kumar Bansal，容错不规则改进Alpha网络和性能参数评估，国际计算机应用杂志，第4卷，第1期，第10页。2010年9[7] Mamta Ghai，Vinay Chopra和Karamjit Kaur Cheema，容错不规则基线多级互连网络的性能分析3079[8] Ved Prakash Bhardwaj和Nitin，一种新的IASEN-2容错路由算法，第二届IEEE计算与通信进展国际会议论文集，pp. 199TP