'Universidad de Extremadura - Servicio de Publicaciones'
Abstract
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
