Balanceo predictivo y distribuido del encaminamiento (PR-DRB)

El desbalance en la carga de comunicaciones puede congestionar la red de interconexión, incrementando la latencia y disminuyendo el throughput, degradando el rendimiento total del sistema paralelo. Las aplicaciones paralelas contienen etapas representativas durante su ejecución las cuales permiten caracterizarlas y obtener un patrón de comunicaciones. Este trabajo presenta el Balanceo Predictivo de Encaminamiento Distribuido (PR-DRB), un nuevo método desarrollado para controlar la congestión en la red basado en la expansión de caminos, la distribución de tráfico y carga efectiva, para mantener una latencia baja. PR-DRB monitorea la latencia de los mensajes en los encaminadores, elige los caminos alternativos a utilizar y registra la información de la congestión en base al patrón de comunicaciones detectado, para luego volver a aplicar la mejor solución cuando dicho patrón se repita. Experimentos de tráfico con congestión fueron llevados a cabo para evaluar el rendimiento del método.Presentado en el X Workshop Procesamiento Distribuido y Paralelo (WPDP)Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Balanceo predictivo y distribuido del encaminamiento (PR-DRB)

El desbalance en la carga de comunicaciones puede congestionar la red de interconexión, incrementando la latencia y disminuyendo el throughput, degradando el rendimiento total del sistema paralelo. Las aplicaciones paralelas contienen etapas representativas durante su ejecución las cuales permiten caracterizarlas y obtener un patrón de comunicaciones. Este trabajo presenta el Balanceo Predictivo de Encaminamiento Distribuido (PR-DRB), un nuevo método desarrollado para controlar la congestión en la red basado en la expansión de caminos, la distribución de tráfico y carga efectiva, para mantener una latencia baja. PR-DRB monitorea la latencia de los mensajes en los encaminadores, elige los caminos alternativos a utilizar y registra la información de la congestión en base al patrón de comunicaciones detectado, para luego volver a aplicar la mejor solución cuando dicho patrón se repita. Experimentos de tráfico con congestión fueron llevados a cabo para evaluar el rendimiento del método.Presentado en el X Workshop Procesamiento Distribuido y Paralelo (WPDP)Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Dynamic routing balancing on InfiniBand network

InfiniBand (IBA) technology was developed to address the performance issues associated with messages movement among Endnodes and computer I/O devices. However, InfiniBand is also widely deployed within high performance computing (HPC) clusters due to the high bandwidth and low message latency attributes it offers to inter-processor communication systems. An interconnection-network efficient design is mandatory because its great impact on the parallel computer performance. Therefore, a high speed routing scheme that minimizes congestion and avoids hot-spot areas should be included in the network components. We have developed Dynamic Routing Balancing (DRB), an adaptive routing mechanism that balances the communication traffic over the interconnection network. It is based on limited and load-controlled multipath expansion in order to maintain low and bounded network latency. In this work, we propose using DRB as the congestion control mechanism for InfiniBand networks. Experimentation shows that our method achieves significant performance improvement over the original InfiniBand technique which is based on message throttling. An improvement up to 66% for latency and 35% for throughput is achieved for the networks under analysis. Finally, the proposed mechanism use the management model defined in InfiniBand specs, thus full compatibility is provided.Facultad de Informátic

Predictive and distributed routing balancing (PR-DRB) : high speed interconnection networks

Current parallel applications running on clusters require the use of an interconnection network to perform communications among all computing nodes available. Imbalance of communications can produce network congestion, reducing throughput and increasing latency, degrading the overall system performance. On the other hand, parallel applications running on these networks posses representative stages which allow their characterization, as well as repetitive behavior that can be identified on the basis of this characterization. This work presents the Predictive and Distributed Routing Balancing (PR-DRB), a new method developed to gradually control network congestion, based on paths expansion, traffic distribution and effective traffic load, in order to maintain low latency values. PR-DRB monitors messages latencies on intermediate routers, makes decisions about alternative paths and record communication pattern information encountered during congestion situation. Based on the concept of applications repetitiveness, best solution recorded are reapplied when saved communication pattern re-appears. Traffic congestion experiments were conducted in order to evaluate the performance of the method, and improvements were observed.Les aplicacions paral·leles actuals en els Clústers requereixen l'ús d'una xarxa d'interconnexió per comunicar a tots els nodes de còmput disponibles. El desequilibri en la càrrega de comunicacions pot congestionar la xarxa, incrementant la latència i disminuint el throughput, degradant el rendiment total del sistema. D'altra banda, les aplicacions paral·leles que s'executen sobre aquestes xarxes contenen etapes representatives durant la seva execució les quals permeten caracteritzar-les, a més d'extraure un comportament repetitiu que pot ser identificat en base a aquesta caracterització. Aquest treball presenta el Balanceig Predictiu de Encaminament Distribuït (PR-DRB), un nou mètode desenvolupat per controlar la congestió a la xarxa en forma gradual, basat en l'expansió de camins, la distribució de trànsit i càrrega efectiva actual per tal de mantenir una latència baixa. PR-DRB monitoritza la latència dels missatges en els encaminadors, pren decisions sobre els camins alternatius a utilitzar i registra la informació de la congestió sobre la base del patró de comunicacions detectat, utilitzant com a concepte base la repetitivitat de les aplicacions per després tornar a aplicar la millor solució quan aquest patró es repeteixi. Experiments de trànsit amb congestió van ser portats a terme per avaluar el rendiment del mètode, els quals van mostrar la bondat del mateix.Las aplicaciones paralelas actuales en los Clústeres requieren el uso de una red de interconexión para comunicar a todos los nodos de cómputo disponibles. El desbalance en la carga de comunicaciones puede congestionar la red, incrementando la latencia y disminuyendo el throughput, degradando el rendimiento total del sistema. Por otro lado, las aplicaciones paralelas que corren sobre estas redes contienen etapas representativas durante su ejecución las cuales permiten caracterizarlas, además de un comportamiento repetitivo que puede ser identificado en base a dicha caracterización. Este trabajo presenta el Balanceo Predictivo de Encaminamiento Distribuido (PR-DRB), un nuevo método desarrollado para controlar la congestión en la red en forma gradual; basado en la expansión de caminos, la distribución de tráfico y carga efectiva actual, a fin de mantener una latencia baja. PR-DRB monitorea la latencia de los mensajes en los encaminadores, toma decisiones sobre los caminos alternativos a utilizar y registra la información de la congestión en base al patrón de comunicaciones detectado, usando como concepto base la repetitividad de las aplicaciones para luego volver a aplicar la mejor solución cuando dicho patrón se repita. Experimentos de tráfico con congestión fueron llevados a cabo para evaluar el rendimiento del método, los cuales mostraron la bondad del mismo

Performance analysis and improvement of InfiniBand networks. Modelling and effective Quality-of-Service mechanisms for interconnection networks in cluster computing systems.

The InfiniBand Architecture (IBA) network has been proposed as a new industrial standard with high-bandwidth and low-latency suitable for constructing high-performance interconnected cluster computing systems. This architecture replaces the traditional bus-based interconnection with a switch-based network for the server Input-Output (I/O) and inter-processor communications. The efficient Quality-of-Service (QoS) mechanism is fundamental to ensure the import at QoS metrics, such as maximum throughput and minimum latency, leaving aside other aspects like guarantee to reduce the delay, blocking probability, and mean queue length, etc. Performance modelling and analysis has been and continues to be of great theoretical and practical importance in the design and development of communication networks. This thesis aims to investigate efficient and cost-effective QoS mechanisms for performance analysis and improvement of InfiniBand networks in cluster-based computing systems. Firstly, a rate-based source-response link-by-link admission and congestion control function with improved Explicit Congestion Notification (ECN) packet marking scheme is developed. This function adopts the rate control to reduce congestion of multiple-class traffic. Secondly, a credit-based flow control scheme is presented to reduce the mean queue length, throughput and response time of the system. In order to evaluate the performance of this scheme, a new queueing network model is developed. Theoretical analysis and simulation experiments show that these two schemes are quite effective and suitable for InfiniBand networks. Finally, to obtain a thorough and deep understanding of the performance attributes of InfiniBand Architecture network, two efficient threshold function flow control mechanisms are proposed to enhance the QoS of InfiniBand networks; one is Entry Threshold that sets the threshold for each entry in the arbitration table, and other is Arrival Job Threshold that sets the threshold based on the number of jobs in each Virtual Lane. Furthermore, the principle of Maximum Entropy is adopted to analyse these two new mechanisms with the Generalized Exponential (GE)-Type distribution for modelling the inter-arrival times and service times of the input traffic. Extensive simulation experiments are conducted to validate the accuracy of the analytical models

Computer Science & Technology Series : XVI Argentine Congress of Computer Science - Selected papers

CACIC’10 was the sixteenth Congress in the CACIC series. It was organized by the School of Computer Science of the University of Moron. The Congress included 10 Workshops with 104 accepted papers, 1 main Conference, 4 invited tutorials, different meetings related with Computer Science Education (Professors, PhD students, Curricula) and an International School with 5 courses. (http://www.cacic2010.edu.ar/). CACIC 2010 was organized following the traditional Congress format, with 10 Workshops covering a diversity of dimensions of Computer Science Research. Each topic was supervised by a committee of three chairs of different Universities. The call for papers attracted a total of 195 submissions. An average of 2.6 review reports were collected for each paper, for a grand total of 507 review reports that involved about 300 different reviewers. A total of 104 full papers were accepted and 20 of them were selected for this book.Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI