17、SCI环形网络可扩展性剖析

SCI环形网络可扩展性剖析

1. SCI环形网络节点数量可扩展性探讨

SCI最初是作为一种总线替代技术出现的，最初设想的节点是像处理器、内存以及输入输出单元这类板级组件。当时认为环形网络上的节点数量较少，所以采用了“环形子网（ringlet）”这一术语，以区别于可能更大的环形网络。然而，随着时间推移，SCI已广泛应用于用户领域，成为系统区域网络，用于工作站集群、高性能I/O网络以及高带宽数据采集系统等。对于这些应用而言，性能的可扩展性往往取决于环形子网能够容纳的节点数量。

从可扩展性的角度来看，这里主要关注的是环形子网上各个节点可获得的带宽。与总线不同，SCI链路的容量不受节点数量的影响，始终保持不变。但随着环形子网上节点数量的增加，节点输出链路被旁路流量占用的比例会提高。由于SCI采用请求 - 响应式通信模式，环形子网上的局部性概念变得不那么清晰。例如，当节点a向节点b发送请求时，节点b的响应必须绕环形子网返回到节点a。直观上，暂且忽略不同事务类型数据包大小的差异，这种请求 - 响应事务可以看作是一个必须绕环形子网完整传输的单个数据包。因此，每个节点不仅消耗自身输出链路的带宽，还会同等程度地消耗环形子网上其他所有节点的带宽。由此可以推测，当环形子网上有n个节点时，每个节点可用的带宽大约为O(1/n)，而环形子网能够支持的节点数量则取决于每个节点所能接受的最小带宽。

通常，SCI中的“可扩展性”主要指的是缓存一致性协议的可扩展性。虽然有众多研究致力于通过扩展缓存一致性协议来提高其可扩展性，但对于带宽可扩展性的关注却相对较少。早期的一些研究通过模拟来解决这个问题，但仅限于禁用请求 - 响应事务、仅使用移动数据包的系统。直到近年来，随着性能不断提升的PC和工作站的出现，环形子网带宽的