DESIGN OF EFFICIENT PACKET MARKING-BASED CONGESTION MANAGEMENT TECHNIQUES FOR CLUSTER INTERCONNECTS

El crecimiento de los computadores paralelos basados en redes de altas prestaciones ha aumentado el interés y esfuerzo de la comunidad investigadora en desarrollar nuevas técnicas que permitan obtener el mejor rendimiento de estas redes. En particular, el desarrollo de nuevas técnicas que permitan un encaminamiento eficiente y que reduzcan la latencia de los paquetes, aumentando así la productividad de la red. Sin embargo, una alta tasa de utilización de la red podría conllevar el que se conoce como "congestión de red", el cual puede causar una degradación del rendimiento. El control de la congestión en redes multietapa es un problema importante que no está completamente resuelto. Con el fin de evitar la degradación del rendimiento de la red cuando aparece congestión, se han propuesto diferentes mecanismos para el control de la congestión. Muchos de estos mecanismos están basados en notificación explícita de la congestión. Para este propósito, los switches detectan congestión y dependiendo de la estrategia aplicada, los paquetes son marcados con la finalidad de advertir a los nodos origenes. Como respuesta, los nodos origenes aplican acciones correctivas para ajustar su tasa de inyección de paquetes. El propósito de esta tesis es analizar las diferentes estratégias de detección y corrección de la congestión en redes multietapa, y proponer nuevos mecanismos de control de la congestión encaminados a este tipo de redes sin descarte de paquetes. Las nuevas propuestas están basadas en una estrategia más refinada de marcaje de paquetes en combinación con un conjunto de acciones correctivas justas que harán al mecanismo capaz de controlar la congestión de manera efectiva con independencia del grado de congestión y de las condiciones de tráfico.Ferrer Pérez, JL. (2012). DESIGN OF EFFICIENT PACKET MARKING-BASED CONGESTION MANAGEMENT TECHNIQUES FOR CLUSTER INTERCONNECTS [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/18197Palanci

Progressive congestion management based on packet marking and validation techniques

© 2012 IEEE. Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other uses, in any current or future media, including reprinting/republishing this material for advertising or promotional purposes, creating new collective works, for resale or redistribution to servers or lists, or reuse of any copyrighted component of this work in other works.Congestion management in multistage interconnection networks is a serious problem, which is not solved completely. In order to avoid the degradation of network performance when congestion appears, several congestion management mechanisms have been proposed. Most of these mechanisms are based on explicit congestion notification. For this purpose, switches detect congestion and depending on the applied strategy, packets are marked to warn the source hosts. In response, source hosts apply some corrective actions to adjust their packet injection rate. Although these proposals seem quite effective, they either exhibit some drawbacks or are partial solutions. Some of them introduce some penalties over the flows not responsible for congestion, whereas others can cope only with congestion situations that last for a short time. In this paper, we present an overview of the different strategies to detect and correct congestion in multistage interconnection networks, and propose a new mechanism referred to as Marking and Validation Congestion Management (MVCM), targeted to this kind of lossless networks, and based on a more refined packet marking strategy combined with a fair set of corrective actions, that makes the mechanism able to effectively manage congestion regardless of the congestion degree. Evaluation results show the effectiveness and robustness of the proposed mechanism.This work was supported by the Spanish MEC and MICINN, as well as European Commission FEDER funds, under Grants CSD2006-00046 and TIN2009-14475-C04-01.Ferrer Pérez, JL.; Baydal Cardona, ME.; Robles Martínez, A.; López Rodríguez, PJ.; Duato Marín, JF. (2012). Progressive congestion management based on packet marking and validation techniques. IEEE Transactions on Computers. 61(9):1296-1309. doi:10.1109/TC.2011.146S1296130961

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

Efficient Q. S support for higt-performance interconnects

Las redes de interconexión son un componente clave en un gran número de sistemas. Los mecanismos de calidad de servicio (qos) son responsables de asegurar que se alcanza un cierto rendimiento en la red. Las soluciones tradicionales para ofrecer qos en redes de interconexión de altas prestaciones normalmente se basan en arquitecturas complejas. El principal objetivo de esta tesis es investigar si podemos ofrecer mecanismos eficientes de qos. Nuestro propósito es alcanzar un soporte completo de qos con el mínimo de recursos. Para ello, se identifican redundancias en los mecanismos propuestos de qos y son eliminados sin afectar al rendimiento. Esta tesis consta de tres partes. En la primera comenzamos con las propuestas tradicionales de qos a nivel de clase de tráfico. En la segunda parte, proponemos como adaptar los mecanismos de qos basados en deadlines para redes de interconexión de altas prestaciones. Por último, también investigamos la interacción de los mecanismos de qos con el control de congestión

Computer Science and Technology Series : XV Argentine Congress of Computer Science. Selected papers

CACIC'09 was the fifteenth Congress in the CACIC series. It was organized by the School of Engineering of the National University of Jujuy. The Congress included 9 Workshops with 130 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. CACIC 2009 was organized following the traditional Congress format, with 9 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 267 submissions. An average of 2.7 review reports were collected for each paper, for a grand total of 720 review reports that involved about 300 different reviewers. A total of 130 full papers were accepted and 20 of them were selected for this book.Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Advances in Energy System Optimization

The papers presented in this open access book address diverse challenges in decarbonizing energy systems, ranging from operational to investment planning problems, from market economics to technical and environmental considerations, from distribution grids to transmission grids, and from theoretical considerations to data provision concerns and applied case studies. While most papers have a clear methodological focus, they address policy-relevant questions at the same time. The target audience therefore includes academics and experts in industry as well as policy makers, who are interested in state-of-the-art quantitative modelling of policy relevant problems in energy systems. The 2nd International Symposium on Energy System Optimization (ISESO 2018) was held at the Karlsruhe Institute of Technology (KIT) under the symposium theme “Bridging the Gap Between Mathematical Modelling and Policy Support” on October 10th and 11th 2018. ISESO 2018 was organized by the KIT, the Heidelberg Institute for Theoretical Studies (HITS), the Heidelberg University, the German Aerospace Center and the University of Stuttgart

Efficient mechanisms to provide fault tolerance in interconnection networks for pc clusters

Actualmente, los clusters de PC son un alternativa rentable a los computadores paralelos. En estos sistemas, miles de componentes (procesadores y/o discos duros) se conectan a través de redes de interconexión de altas prestaciones. Entre las tecnologías de red actualmente disponibles para construir clusters, InfiniBand (IBA) ha emergido como un nuevo estándar de interconexión para clusters. De hecho, ha sido adoptado por muchos de los sistemas más potentes construidos actualmente (lista top500). A medida que el número de nodos aumenta en estos sistemas, la red de interconexión también crece. Junto con el aumento del número de componentes la probabilidad de averías aumenta dramáticamente, y así, la tolerancia a fallos en el sistema en general, y de la red de interconexión en particular, se convierte en una necesidad. Desafortunadamente, la mayor parte de las estrategias de encaminamiento tolerantes a fallos propuestas para los computadores masivamente paralelos no pueden ser aplicadas porque el encaminamiento y las transiciones de canal virtual son deterministas en IBA, lo que impide que los paquetes eviten los fallos. Por lo tanto, son necesarias nuevas estrategias para tolerar fallos. Por ello, esta tesis se centra en proporcionar los niveles adecuados de tolerancia a fallos a los clusters de PC, y en particular a las redes IBA. En esta tesis proponemos y evaluamos varios mecanismos adecuados para las redes de interconexión para clusters. El primer mecanismo para proporcionar tolerancia a fallos en IBA (al que nos referimos como encaminamiento tolerante a fallos basado en transiciones; TFTR) consiste en usar varias rutas disjuntas entre cada par de nodos origen-destino y seleccionar la ruta apropiada en el nodo fuente usando el mecanismo APM proporcionado por IBA. Consiste en migrar las rutas afectadas por el fallo a las rutas alternativas sin fallos. Sin embargo, con este fin, es necesario un algoritmo eficiente de encaminamiento capaz de proporcionar suficientesMontañana Aliaga, JM. (2008). Efficient mechanisms to provide fault tolerance in interconnection networks for pc clusters [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/2603Palanci

Proceedings of the 5th International Workshop on Reconfigurable Communication-centric Systems on Chip 2010 - ReCoSoC\u2710 - May 17-19, 2010 Karlsruhe, Germany. (KIT Scientific Reports ; 7551)

ReCoSoC is intended to be a periodic annual meeting to expose and discuss gathered expertise as well as state of the art research around SoC related topics through plenary invited papers and posters. The workshop aims to provide a prospective view of tomorrow\u27s challenges in the multibillion transistor era, taking into account the emerging techniques and architectures exploring the synergy between flexible on-chip communication and system reconfigurability