星载Clos网络的全分布式容错调度算法

来源：电子与信息学报杂志2016年第6期北京时间：

作者：刘凯, 晏坚, 高晓琳, 陆建华

单位：2.(清华大学电子工程系 北京 100084) ②(清华大学宇航中心 北京 100084) ③(清华大学深圳研究生院 深圳 518055) ④(北京航天飞行控制中心 北京 100094)

摘要：针对星载交换结构受空间辐射影响造成的可靠性严重下降问题，该文提出了一种支持全分布式调度的三级Clos网络及其全分布式容错(Fully Distributed Fault Tolerant, FDFT)调度算法，以提高星载交换结构在交叉点故障下的容错能力。该Clos网络的中间级和输出级采用联合输入交叉点队列，以支持Clos网络和交换单元内部的全分布式调度。FDFT采用一种分布式故障检测算法获得交叉点故障信息。基于对交叉点故障影响范围的分析，FDFT在输入级采用一种容错信元分发算法，实现无故障路径的负载均衡。理论分析证明，当任一输入/输出级交换单元故障个数不超过(m-n)或所有中间级交换单元故障个数不超过(m-n)时，其中m, n分别为输入级交换单元输入、输出端口数，FDFT能够达到100%吞吐率。仿真结果进一步验证，故障随机发生情况下，FDFT能够抵抗比故障任意发生情况下更多的故障，且在不同的业务场景下具有良好的吞吐率和时延性能。

关键词：星载交换, Clos网络, 全分布式, 容错调度, 负载均衡

基金资助：国家自然科学基金(91338108, 91438206)，中国电子科技集团校企合作基金(空间互联网关键技术)