Evolución conceptual de los protocolos de puentes transparentes

Los puentes Ethernet transparentes son un elemento cada vez más importante en las redes\ud de telecomunicaciones. Este artículo ofrece una visión panorámica de la evolución conceptual de los\ud paradigmas de puentes durante las últimas décadas, desde los puentes transparentes con árbol de\ud expansión hasta las propuestas actualmente en estandarización: por una parte Shortest Path Bridges,\ud Provider Bridges y Provider Backbone Bridges en el IEEE 802.1; por otra parte Routing Bridges en el\ud IETF. Estas propuestas buscan aumentar la escalabilidad y obtener una alta utilización de la infraestructura\ud de red, así como la provisión de servicios basados en Ethernet a gran número de usuarios. Mediante\ud un mapa genealógico y una tabla se resumen e ilustran los aspectos funcionales, la evolución de los\ud puentes propuestos en cuanto a los mecanismos básicos empleados para el encaminamiento, reenvío\ud y la prevención de bucles tales como protocolos de vector distancia y de estado de enlaces, árboles\ud múltiples de expansión, jerarquización mediante encapsulado de tramas y prohibición de algunos giros\ud en los nodos. La evolución reciente de las propuestas muestra claramente varias tendencias: el predominio\ud de los protocolos de estado de enlaces como IS-IS para el encaminamiento y/o construcción de\ud árboles múltiples, de los mecanismos de encapsulado, y la multiplicación de tipos de identificadores\ud para etiquetar y procesar separada y homogéneamente miles de servicios y clientes

High-Performance, Low-Complexity Deadlock Avoidance for Arbitrary Topologies/Routings

Recently, the use of graph-based network topologies has been proposed as an alternative to traditional networks such as tori or fat-trees due to their very good topological characteristics. However they pose practical implementation challenges such as the lack of deadlock avoidance strategies. Previous proposals are either exceedingly complex, underutilise network resources or lack flexibility. We propose- and prove formally- three generic, low-complexity dead-lock avoidance mechanisms that only require local information. The main strengths of our method are its topology- and routing- independence and that the virtual channel count is bounded by the length of the longest path. We evaluate our proposed mechanisms against previous proposals through an extensive simulation study to measure the impact on the performance using both synthetic and realistic traffic. First we compare against a well-known HPC mechanism for dragonfly and achieved similar performance level. Then we moved to Graph-based networks and show that our mechanisms can greatly outperform traditional, spanning-tree based mechanisms, even if these use a much larger number of virtual channels. Overall, we find that our proposal provides a simple, flexible and high performance deadlock-avoidance solution

Evolución conceptual de los protocolos de puentes transparentes

Los puentes Ethernet transparentes son un elemento cada vez más importante en las redes de telecomunicaciones. Este artículo ofrece una visión panorámica de la evolución conceptual de los paradigmas de puentes durante las últimas décadas, desde los puentes transparentes con árbol de expansión hasta las propuestas actualmente en estandarización: por una parte Shortest Path Bridges, Provider Bridges y Provider Backbone Bridges en el IEEE 802.1; por otra parte Routing Bridges en el IETF. Estas propuestas buscan aumentar la escalabilidad y obtener una alta utilización de la infraestructura de red, así como la provisión de servicios basados en Ethernet a gran número de usuarios. Mediante un mapa genealógico y una tabla se resumen e ilustran los aspectos funcionales, la evolución de los puentes propuestos en cuanto a los mecanismos básicos empleados para el encaminamiento, reenvío y la prevención de bucles tales como protocolos de vector distancia y de estado de enlaces, árboles múltiples de expansión, jerarquización mediante encapsulado de tramas y prohibición de algunos giros en los nodos. La evolución reciente de las propuestas muestra claramente varias tendencias: el predominio de los protocolos de estado de enlaces como IS-IS para el encaminamiento y/o construcción de árboles múltiples, de los mecanismos de encapsulado, y la multiplicación de tipos de identificadores para etiquetar y procesar separada y homogéneamente miles de servicios y clientes

FlexVC: Flexible virtual channel management in low-diameter networks

Deadlock avoidance mechanisms for lossless lowdistance networks typically increase the order of virtual channel (VC) index with each hop. This restricts the number of buffer resources depending on the routing mechanism and limits performance due to an inefficient use. Dynamic buffer organizations increase implementation complexity and only provide small gains in this context because a significant amount of buffering needs to be allocated statically to avoid congestion. We introduce FlexVC, a simple buffer management mechanism which permits a more flexible use of VCs. It combines statically partitioned buffers, opportunistic routing and a relaxed distancebased deadlock avoidance policy. FlexVC mitigates Head-of-Line blocking and reduces up to 50% the memory requirements. Simulation results in a Dragonfly network show congestion reduction and up to 37.8% throughput improvement, outperforming more complex dynamic approaches. FlexVC merges different flows of traffic in the same buffers, which in some cases makes more difficult to identify the traffic pattern in order to support nonminimal adaptive routing. An alternative denoted FlexVCminCred improves congestion sensing for adaptive routing by tracking separately packets routed minimally and nonminimally, rising throughput up to 20.4% with 25% savings in buffer area.This work has been supported by the Spanish Government (grant SEV2015-0493 of the Severo Ochoa Program), the Spanish Ministry of Economy, Industry and Competitiveness (contracts TIN2015-65316), the Spanish Research Agency (AEI/FEDER, UE - TIN2016-76635-C2-2-R), the Spanish Ministry of Education (FPU grant FPU13/00337), the Generalitat de Catalunya (contracts 2014-SGR-1051 and 2014- SGR-1272), the European Union FP7 programme (RoMoL ERC Advanced Grant GA 321253), the European HiPEAC Network of Excellence and the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme (Mont-Blanc project under grant agreement No 671697).Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Cost Effective Routing Implementations for On-chip Networks

Arquitecturas de múltiples núcleos como multiprocesadores (CMP) y soluciones multiprocesador para sistemas dentro del chip (MPSoCs) actuales se basan en la eficacia de las redes dentro del chip (NoC) para la comunicación entre los diversos núcleos. Un diseño eficiente de red dentro del chip debe ser escalable y al mismo tiempo obtener valores ajustados de área, latencia y consumo de energía. Para diseños de red dentro del chip de propósito general se suele usar topologías de malla 2D ya que se ajustan a la distribución del chip. Sin embargo, la aparición de nuevos retos debe ser abordada por los diseñadores. Una mayor probabilidad de defectos de fabricación, la necesidad de un uso optimizado de los recursos para aumentar el paralelismo a nivel de aplicación o la necesidad de técnicas eficaces de ahorro de energía, puede ocasionar patrones de irregularidad en las topologías. Además, el soporte para comunicación colectiva es una característica buscada para abordar con eficacia las necesidades de comunicación de los protocolos de coherencia de caché. En estas condiciones, un encaminamiento eficiente de los mensajes se convierte en un reto a superar. El objetivo de esta tesis es establecer las bases de una nueva arquitectura para encaminamiento distribuido basado en lógica que es capaz de adaptarse a cualquier topología irregular derivada de una estructura de malla 2D, proporcionando así una cobertura total para cualquier caso resultado de soportar los retos mencionados anteriormente. Para conseguirlo, en primer lugar, se parte desde una base, para luego analizar una evolución de varios mecanismos, y finalmente llegar a una implementación, que abarca varios módulos para alcanzar el objetivo mencionado anteriormente. De hecho, esta última implementación tiene por nombre eLBDR (effective Logic-Based Distributed Routing). Este trabajo cubre desde el primer mecanismo, LBDR, hasta el resto de mecanismos que han surgido progresivamente.Rodrigo Mocholí, S. (2010). Cost Effective Routing Implementations for On-chip Networks [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8962Palanci