Resumen de 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.
