Control de Congestión Eficiente para Redes HPC con Encaminamiento Adaptativo

La red de interconexión es el elemento principal en los clusters de computación de alto rendimiento (HPC) y centros de datos (DC), donde miles de nodos deben comunicarse de forma rápida y fiable. El rendimiento de la red depende de varias opciones de diseño, como la topología, el algoritmo de encaminamiento, la arquitectura del switch, etc. En la literatura se han propuesto algoritmos de encaminamiento altamente eficientes, ya sean deterministas o adaptativos, para equilibrar de forma inteligente los flujos de tráfico dependiendo de la topología de red, pero su rendimiento se reduce en los escenarios en los que la congestión y sus efectos negativos (por ejemplo, el HoL blocking) aparecen. En particular, en escenarios donde la congestión es intensa y persistente, el HoL blocking puede degradar drásticamente el rendimiento de los algoritmos de encaminamiento adaptativo, ya que pueden extender los flujos de tráfico congestionado por todas las rutas disponibles. Además, como hemos demostrado en estudios anteriores, la dispersi´on de los flujos congestionados puede deteriorar el rendimiento de los esquemas de colas estáticos utilizados para reducir el HoL blocking mediante la separación de los flujos en diferentes colas del switch buffer. De hecho, como estos sistemas se basan en un criterio estático, definido antes de la inyección del tráfico en la red, no pueden evitar que los flujos congestionados y no congestionados compartan colas cuando se combinan con un encaminamiento adaptativo. En este trabajo, proponemos utilizar algunos esquemas de colas estáticos existentes junto a la asignación dinámica de canales virtuales (VC) para aislar en una solo VC los flujos cuyas rutas han sido encaminadas de forma adaptativa, con el fin de evitar que el impacto de la congestión se extienda a través de varias rutas. Básicamente, los flujos adaptados se mueven a un canal especial de flujos adaptados (AFC), de modo que no interactúan con los flujos asignados a otros VC por el esquema de colas estático. De esta manera, se evita el HoL blocking que los flujos adaptados podrían causar a los flujos no adaptados, incluso si los flujos congestionados se han extendido a través de varias rutas. Por otro lado, el esquema de colas estático reducirá sin ninguna interferencia el HoL blocking que puede aparecer entre los flujos no adaptados. Para evaluar nuestra propuesta hemos realizado experimentos de simulación modelando grandes redes de interconexión basadas en la topología Fat-tree. De los resultados obtenidos, podemos concluir que nuestra técnica reduce de manera eficiente y significativa el impacto del HoLblocking en las redes de interconexión utilizando encaminamiento adaptativo y esquemas de colas cuando aparece la congestión

Un enfoque para la Enseñanza de la Evaluación de Configuraciones Informáticas

En este artículo, presentamos los objetivos, el contenido y el enfoque con que impartimos la asignatura Evaluación de Configuraciones Informáticas en la Escuela Politécnica Superior de la Universidad de Alicante. Del mismo modo, exponemos el planteamiento de los ejercicios prácticos, los resultados académicos obtenidos y la opinión del alumnado con respecto a diversos apartados de la docencia de la asignatura

Propuesta de centralización del servicio a domicilio de supertiendas y droguerías Olímpica S.A. en la ciudad de Bogotá

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Quiz: sistema de gestión de colas y una aplicación para tráfico en carreteras con peaje

El software Quiz [1] fue realizado para automatizar el proceso de múltiples colas, escenarios y permitir un flujo óptimo de los clientes. Desarrollado en el año 2002, este sistema ha sido revisado como posible optimizador de tráfico en carreteras con peajes, asignando tiques virtuales a los autos y guiándolos hacia los carriles menos congestionados. Los autos, al pasar el peaje, reciben un tique virtual en sus celulares, el cual se gestionará a lo largo de su trayectoria, usando el modelo emisor-avisoservicio- promoción del sistema Quiz. La clasificación y priorización de los carriles, las realizaría el servidor de este programa, mediante el uso de algoritmos ad-hoc, marcado con feromonas o inteligencia artificial, según se desee. &nbsp

QoS en redes de telecomunicaciones

La red de Internet se ha convertido en una de las mejores herramientas para el desarrollo tecnológico al incluir desde la investigación pura hasta las aplicaciones de negocios. Ello ha generado un nuevo tipo de requerimientos en protocolos y tecnologías para soportar las necesidades de los usuarios actuales. Dentro de las demandas más importantes encontramos las concernientes a Calidad de Servicio (QoS) y ancho de banda. Gracias a estas necesidades, se han desarrollado toda una gama de esquemas de solución permitiendo la satisfacción del usuario y un rápido retorno de inversión para los proveedores de servicios. Entre las soluciones actuales tenemos (en lo concerniente al ancho de banda) los grandes esfuerzos del grupo de trabajo 802.3, permitiendo extender el dominio de Ethernet más allá de las redes de área local sin modificar de manera significativa sus características. Con ésta solución es posible contar con una única tecnología cubriendo distancias físicas de 40 Km. con velocidades de hasta 10 Gbps

Propuesta metodológica para la selección de plataformas tecnológicas para el estado de Nicaragua

Tesis (Ingeniero en Sistemas)--Universidad Americana, Managua, 2003El objetivo de esta tesis analizar la metodología para la selección de la plataformas tecnológicas basadas en mejores prácticas de ingeniería de software de a fin de incrementar la calidad de los proyectos informáticos actuales dentro de las instituciones del estado, evaluar los conceptos y herramientas de la ingeniería total importante para la selección objetiva de la plataforma tecnológicas informáticas con consideraciones propias sobre las instituciones del estado

New queuing schemes to improve the efficiency of hybrid and hierarchical high-performance interconnection network topologies

Actualmente muchas aplicaciones requieren una capacidad de computación y/o almacenamiento que no puede ser satisfecha con solo ordenador, así que tienen que ejecutarse en súper computadores o en centros de datos. Estos sistemas sea interconectan mediante una red que debe cumplir los requisitos de comunicación de esas aplicaciones para no ser el cuello de botella del sistema. Hay muchos factores que impactan en el rendimiento general de una red. La topología de red, que define el patrón de interconexión, es una de las más importantes ya que otros factores dependen de ella, como el algoritmo de encaminamiento. En la última década, se han propuesto nuevas topologías para aprovechar los nuevos conmutadores con muchos puertos que han aparecido en el mercado, así como reducir los inconvenientes de las tradicionales topologías directas e indirectas. En este sentido, las propuestas más destacas son las topologías KNS, Dragonfly, y Slim Fly, en las cuales se centra esta tesis. Aunque estas topologías ofrecen unas buenas propiedades, la congestión y sus efectos negativos derivados pueden perjudicar el rendimiento de la red. Específicamente, el peor de estos efectos derivados es el bloqueo de la cabeza de la cola, el cual aparece cuando el paquete en la cabeza de una cola se bloquea y previene el avance de otros paquetes almacenados detrás suya, incluso si estos solicitan recursos que no están en uso. Para combatir este problema se han propuesto técnicas que se conocen como esquemas de colas. Muchas de ellas no consideran ni la topología ni el algoritmo de encaminamiento, mientras que otras lo hacen, las cuales han sido descritas como más eficientes, es decir, utilizan menos recursos de red y/o logran una mayor mejor en el rendimiento de la red. Has donde sabemos, no hay ningún esquema de colas que haya sido diseñado específicamente para las topologías KNS, Dragonfly o Slim Fly. Por este motivo, en esta tesis proponemos varios esquemas de colas que las tienen en cuenta, así como sus algoritmos de encaminamiento mínimos. Además, en el caso de las topologías Dragonfly y Slim Fly, nuestras propuestas consideran el problema de los interbloqueos, ya que sus algoritmos de encaminamiento mínimos necesitan rutas de escape para evitarlo. En la mayoría de los sistemas coexisten aplicaciones con diferentes niveles de prioridad, cada una con distintos requisitos de latencia o de ancho de banda. Sin embargo, las técnicas de calidad de servicio que abordan este problema normalmente usan colas, al igual que los esquemas de colas. Para combinar estos enfoques, proponemos en esta tesis un mecanismo que es capaz de implementar esquemas de colas mientras que ofrece servicios diferenciados. En el caso de las topologías Dragonfly y Slim Fly, proponemos dos variaciones de los mecanismos previos para que también eviten los interbloqueos. Las topologías Dragonfly y Slim Fly presentan algunos casos de tráfico, conocidos como tráfico adversario, que sobre utilizan algunos caminos de la red, lo que conlleva a una pérdida de rendimiento. Para evitar estas situaciones, se utilizan los algoritmos de encaminamiento no mínimo, aunque se requieren caminos de escape adicionales para evitar los interbloqueos. También proponemos en esta tesis una extensión de los esquemas de colas diseñados para encaminamiento mínimo para estas topologías para que se ajusten al encaminamiento no mínimo. Además, proponemos una mejora para los algoritmos de encaminamiento no mínimos utilizados en la topología Slim Fly para eliminar alguno de sus inconvenientes mientras incrementamos su rendimiento y/o reducimos el número de caminos de escape necesarios para evitar interbloqueos