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InfiniBand子网管理技术的研究与实现

作　者: 温建伟
导　师: 孙志刚
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 计算机技术
关键词: InfiniBand 子网管理 拓扑探测 路由计算 OpenSM
分类号: TP393.07
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 109次
引　用: 2次
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内容摘要


随着计算能力向数据中心的集中,消除数据通信性能瓶颈和改进系统管理变得比以往更加重要,I/O子系统是造成这类问题的关键。如何高效的进行数据传输与处理已经成为集群互连技术的研究热点,InfiniBand正是被认为能消除当前I/O架构性能瓶颈的一种新的I/O互连技术。InfiniBand的子网可以实现从十几个到几百个节点间的高速互连与数据传输,不仅成为高性能计算领域互连的标准,而且也是存储网络的发展趋势。子网管理是实现基于InfiniBand互连的基础,主要实现拓扑的发现、路由计算和转发表的分发等功能,是InfiniBand研究的关键。本文对子网管理的关键技术进行深入的分析与研究,并基于OpenSM实现了InfiniBand的子网管理。论文的主要工作和贡献包括:(1)分析了子网管理的工作流程,研究了子网管理器的状态转换机制。基于子网管理的拓扑发现机制,给出了子网拓扑发现的探测流程。重点研究了不规则子网的Up/Down路由算法及其改进。根据InfiniBand交换机转发表的特点,研究了转发表的分发机制。提出了一种基于GUID标识的InfiniBand交换机识别方法。(2)研究了InfiniBand子网管理器的处理流程,建立了子网管理的对象模型,实现了子网管理器的扫描功能。研究了LID的分配机制,分析了LID矩阵模型的构造过程,并且根据LID矩阵模型建立了交换机的转发表。介绍了基于开放源码的子网管理软件OpenSM的子网管理器实现。(3)基于Mellanox公司的MTS3600 InfiniBand交换机和ConnectX IB HCA卡建立了一个Infiniband子网环境,对基于OpenSM的子网管理器的实现进行了测试。测试了36条子网管理命令,涵盖了拓扑发现、路由计算、LID的分配等子网管理功能,并对实验结果进行分析。综上,本文研究了InfiniBand子网管理的工作原理及其实现机制,并在构建的测试平台上进行了验证,对构建基于InfiniBand的集群系统具有一定的指导意义和应用价值。

全文目录


摘要  9-10
ABSTRACT  10-11
第一章 绪论  11-17
  1.1 研究背景  11-13
  1.2 InfiniBand 网络的管理  13-14
  1.3 课题研究内容与主要成果  14-15
  1.4 论文的组织结构  15-17
第二章 InfiniBand 技术基础  17-29
  2.1 体系结构和优点  17-19
  2.2 协议分层  19-21
  2.3 基本的通信机制  21-22
  2.4 流量控制机制  22-23
  2.5 网络编址  23-25
  2.6 子网管理的工作原理  25-28
  2.7 小结  28-29
第三章 InfiniBand 子网管理关键技术研究  29-44
  3.1 拓扑发现机制  29-32
    3.1.1 拓扑发现的探测流程  29-31
    3.1.2 拓扑发生变化时的算法研究  31-32
  3.2 相关路由算法  32-36
  3.3 交换机转发表的设置  36-40
    3.3.1 转发表的分类  36-39
    3.3.2 转发表的分发  39-40
  3.4 基于GUID 标识的IB 交换机识别  40-43
  3.5 小结  43-44
第四章 Infiniband 子网管理器的实现  44-59
  4.1 子网管理器的处理流程  44-45
  4.2 子网管理对象模型  45-50
    4.2.1 子网管理对象模型分类  45-49
    4.2.2 子网对象模型的初始化  49-50
  4.3 子网扫描的实现  50-53
    4.3.1 扫描的流程  50-51
    4.3.2 扫描的分类  51-52
    4.3.3 LID 的分配  52-53
  4.4 转发表管理的实现  53-56
  4.5 OpenSM 子网管理器的实现  56-58
  4.6 小结  58-59
第五章 InfiniBand 子网管理器的测试与分析  59-73
  5.1 测试环境  59-65
    5.1.1 测试环境的硬件  59-63
    5.1.2 测试软件的建立与运行  63-65
  5.2 测试命令  65-67
    5.2.1 测试命令的描述  65-66
    5.2.2 测试命令的分类  66-67
  5.3 命令测试及结果分析  67-72
  5.4 小结  72-73
第六章 总结与展望  73-74
致谢  74-75
参考文献  75-78
作者在学期间取得的学术成果  78

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 计算机网络 > 一般性问题 > 计算机网络管理
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