大规模并行网络模拟中高性能远程路由策略的研究

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网络模拟已经成为研究网络的重要手段,其在学术研究与应用上的价值也逐步体现出来。然而,随着网络规模的逐步增大、拓扑结构复杂性和异构性的逐步增加,模拟的难度也逐渐加大。这主要体现在异构、复杂、大规模的网络拓扑耗费了巨大的计算资源,使得在传统的单机模拟器上难以实现。因此,并行模拟作为解决这一问题的办法被提出并广泛的使用。影响并行网络模拟性能的主要因素有拓扑划分、路由存储与计算、同步性能、调度器算法等方面。本文主要关注路由策略中远程路由的存储与计算问题。远程路由中存在的主要问题包含两个方面:路由表规模和路由转发计算。路由表规模主要的问题是路由记录数目较多,冗余度较高,占用了大量的内存空间,使得规模较大的拓扑无法进行模拟。路由转发计算时的主要问题是每次查找的时间复杂度偏高且部分路由算法存在冗余的查找环节,同时还普遍含有不存在节点无法路由的问题。本文针对上述问题提出了基于优化边界的远程路由策略。将以目的IP为路由转发基础的路由方式转变为以边界路由器为转发基础的方式,去掉了查找时的冗余环节,降低了每次查找的时间复杂度。同时,采用层压缩树解决了不存在节点无法路由的问题。在内存使用上,使用了树区域收缩、后连节点去重和边界路由器去重三种方法减少了路由记录中的冗余信息,大量的减少了路由表的规模,有效的降低了内存占用率。在PDNS上的实验测试表明,与基于边界路由器的远程路由策略相比,基于优化边界的远程路由策略在时间和空间性能上均有了一定的提升。时间上缩短了75%,空间上减少了85%。
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