[發(fā)明專利]在并行計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中定位硬件故障的方法和設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710005781.3
• 申請日: 2007-02-13
• 公開（公告）號(hào): CN101055536A
• 公開（公告）日: 2007-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 查爾斯·J·阿徹;馬克·G·梅格瑞恩;約瑟夫·D·拉特曼;布賴恩·E·史密斯
• 申請（專利權(quán)）人: 國際商業(yè)機(jī)器公司
• 主分類號(hào): G06F11/00
• 分類號(hào): G06F11/00;G06F15/173
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 郭定輝;黃小臨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理，更具體地，本發(fā)明涉及用于在并行計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中定位硬件故障的方法、設(shè)備和產(chǎn)品。

背景技術(shù)

1948年的EDVAC計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)經(jīng)常被引證為計(jì)算機(jī)時(shí)代的開端。從那時(shí)起，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)演化為極端復(fù)雜的裝置。現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)比諸如EDVAC之類的早期系統(tǒng)復(fù)雜得多。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)典型地包括硬件和軟件組成部分、應(yīng)用程序、操作系統(tǒng)、處理器、總線、存儲(chǔ)器、輸入/輸出裝置等等的組合。隨著半導(dǎo)體處理和計(jì)算機(jī)架構(gòu)的進(jìn)步促使計(jì)算機(jī)的性能不斷變強(qiáng)，更加復(fù)雜的計(jì)算機(jī)軟件已經(jīng)演化來利用硬件的更高性能的優(yōu)點(diǎn)，從而導(dǎo)致現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)比數(shù)年之前要強(qiáng)大的多。

并行計(jì)算是經(jīng)歷了進(jìn)步的計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。并行計(jì)算是在多個(gè)處理器上同時(shí)執(zhí)行相同的任務(wù)(分解和特殊適應(yīng))，以便更快地獲得結(jié)果。并行計(jì)算基于解決問題的處理通常可以被分為更小的任務(wù)這一事實(shí)，可以根據(jù)一些諧調(diào)來同時(shí)執(zhí)行它們。

并行計(jì)算機(jī)執(zhí)行并行算法。可以將并行算法分解來在多個(gè)不同的處理裝置上一次執(zhí)行其一部分，然后在結(jié)束時(shí)將它們放回在一起(put?back?together)來獲得數(shù)據(jù)處理結(jié)果。某些算法容易分為多個(gè)部分。例如，通過將數(shù)字的子集分配給每個(gè)可用處理器，然后將正結(jié)果列表放回在一起，來完成分解檢查從1到10萬中所有的數(shù)來發(fā)現(xiàn)哪些數(shù)是素?cái)?shù)的工作。在本說明書中，將執(zhí)行并行程序的獨(dú)立部分的多處理裝置稱為‘計(jì)算節(jié)點(diǎn)’。并行計(jì)算機(jī)由計(jì)算節(jié)點(diǎn)和包括例如輸入/輸出(‘I/O’)節(jié)點(diǎn)和服務(wù)節(jié)點(diǎn)的其它處理節(jié)點(diǎn)組成。

由于現(xiàn)代化處理器工作的方式的緣故，而經(jīng)由并行算法比經(jīng)由串行(非并行)算法更快地執(zhí)行某些種類的大計(jì)算任務(wù)，因此并行算法是非常有價(jià)值的。構(gòu)建具有單一快速處理器的計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)比構(gòu)建具有多個(gè)慢處理器、但是具有相同吞吐量的計(jì)算機(jī)要難。還存在對于串行處理器的潛在速度的特定理論極限。另一方面，每個(gè)并行算法具有串行部分，所以并行算法具有飽和點(diǎn)。在該點(diǎn)之后，添加更多的處理器并不能獲得更大的吞吐量，而是僅僅增加開銷和成本。

還設(shè)計(jì)并行算法來在并行計(jì)算機(jī)的節(jié)點(diǎn)間優(yōu)化一個(gè)或多個(gè)資源的數(shù)據(jù)通信需求。存在兩種并行處理器通信的方式，共享存儲(chǔ)器或消息傳遞(passing)。共享存儲(chǔ)器處理需要用于數(shù)據(jù)的額外鎖存，并且強(qiáng)加額外的處理器和總線周期的開銷，并且還串行化算法的某些部分。

消息傳遞使用高速數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)和消息緩沖器，但是該通信增加數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)上的傳送開銷和需要額外的用于消息緩沖器的存儲(chǔ)器，以及節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通信的延遲。雖然并行計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)使用特殊設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)通信鏈路，使得通信開銷很小，但是并行算法決定通信量。

許多數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)被用于并行計(jì)算機(jī)的節(jié)點(diǎn)間的消息傳遞。例如，可以將網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算節(jié)點(diǎn)組織為‘環(huán)狀(torus)’或‘網(wǎng)狀(mesh)’。此外，可以將網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算節(jié)點(diǎn)組織為樹。環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)使用環(huán)繞鏈路連接在三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的節(jié)點(diǎn)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過該環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)連接到其六個(gè)鄰居，而在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中由其x、y、z坐標(biāo)尋址每個(gè)節(jié)點(diǎn)。在樹網(wǎng)絡(luò)中，將節(jié)點(diǎn)典型地連接到二元樹：每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有父節(jié)點(diǎn)和兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)(雖然根據(jù)硬件配置，某些節(jié)點(diǎn)可能僅有零或一個(gè)子節(jié)點(diǎn))。在使用環(huán)狀和樹網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)中，通常使用分離的路由電路、分離的物理鏈路和分離的消息緩沖器來相互獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)。

環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)在幾何上有助于點(diǎn)對點(diǎn)進(jìn)行診斷，但是樹網(wǎng)絡(luò)通常在點(diǎn)對點(diǎn)通信方面效率較低。然而，樹網(wǎng)絡(luò)對于其中所有計(jì)算節(jié)點(diǎn)同時(shí)參與的特定集合操作、消息傳遞操作提供高帶寬和低延遲。由于數(shù)千個(gè)節(jié)點(diǎn)可以參與并行計(jì)算機(jī)的集合操作，因此很難定位并行計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中的硬件故障。

發(fā)明內(nèi)容

公開了用于定位并行計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中的硬件故障的方法、設(shè)備和計(jì)算機(jī)程序。這樣的并行計(jì)算機(jī)包括多個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)和與計(jì)算節(jié)點(diǎn)耦合來進(jìn)行數(shù)據(jù)通信并將計(jì)算節(jié)點(diǎn)組織為樹的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。定位硬件故障包括：將下一計(jì)算節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)為父節(jié)點(diǎn)和父測試樹的根節(jié)點(diǎn)；為父節(jié)點(diǎn)的每個(gè)子計(jì)算節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)具有將該子計(jì)算節(jié)點(diǎn)作為根節(jié)點(diǎn)的子測試樹；在父測試樹和每個(gè)子測試樹上運(yùn)行相同的測試套件(suite)；和如果測試套件對父測試樹失敗，而對所有的子測試樹成功，則將父計(jì)算節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)為具有從該父計(jì)算節(jié)點(diǎn)連接到子計(jì)算節(jié)點(diǎn)的缺陷鏈接。

本發(fā)明的以上和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將從下面的本發(fā)明的示例性實(shí)施例的更加具體的描述中變得更加清楚，其中在附圖中圖解了這些實(shí)施例，并且在附圖中，相同的附圖標(biāo)記通常表示本發(fā)明的示例性實(shí)施例的相同部分。

附圖說明