Impacto de los mecanismos de evitación de bloqueo en el rendimiento de redes de interconexión Hyperx

La evolución de los computadores en los últimos años ha traído de la mano cambios profun- dos en las redes de comunicaciones. Hoy en día, existen computadores compuestos por millones de procesadores capaces de realizar operaciones a una velocidad de hasta 1018 operaciones de coma flotante por segund...

Full description

Bibliographic Details
Author: Cano Cos, Alejandro
Format: master thesis
Publication Date:2022
Country:España
Institution:Universidad de Cantabria (UC)
Repository:UCrea Repositorio Abierto de la Universidad de Cantabria
Language:Spanish
OAI Identifier:oai:repositorio.unican.es:10902/25437
Online Access:http://hdl.handle.net/10902/25437
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description La evolución de los computadores en los últimos años ha traído de la mano cambios profun- dos en las redes de comunicaciones. Hoy en día, existen computadores compuestos por millones de procesadores capaces de realizar operaciones a una velocidad de hasta 1018 operaciones de coma flotante por segundo. Con ello, el modelo de interconexión entre los computadores paralelos debe adaptarse para satisfacer las necesidades de rendimiento de todo el sistema, sin suponer una limitación. No obstante, sin importar los avances en la informática, existe un fenómeno común a cualquier sistema donde exista una compartición de recursos entre diferentes agentes. Este es denominado deadlock, y su aparición en tiempo de ejecución deja inhabilitado el sistema por completo. Una de las primeras veces que el deadlock es descrito data de 1968, por Edsger Dijkstra [1] donde con deadly embrace se describe lo que actualmente se denomina deadlock. Esto es un problema vigente a día de hoy, y más aún en redes de interconexión. Una red de interconexión por naturaleza es una estructura compartida por todos los elementos del sistema que están conectados, y donde los diferentes flujos de tráfico que transitan la red hacen uso colectivo de los recursos de esta. Por ello, si el deadlock no es contemplado en el diseño, la aparición de uno inhabilita el funcionamiento global de la red. En este trabajo, se aborda el estudio de una topología de red moderna denominada HyperX, que tiene las capacidades suficientes para ser usada en los computadores actuales mas po- tentes. Adicionalmente, se han descrito un conjunto de funciones de encaminamiento para esta topología que utilizan diferentes tipos de técnicas para la evitación del deadlock. Entre los encaminamientos, se encuentra DAL, un encaminamiento completamente adaptativo que utiliza un canal de escape como mecanismo de evitación de deadlock, y Omni-WAR, que también es completamente adaptativo, pero que atraviesa los canales virtuales en orden as- cendente para evitar el deadlock. Como objetivo, este trabajo pretende introducir la topología HyperX formalmente, su implementación en el simulador de redes Booksim2, y la evalua- ción de las funciones de encaminamiento propuestas mediante un conjunto de métricas. Se tomarán métricas del rendimiento en escenarios adversos y benignos. Como conclusión, se ha deducido que los encaminamientos completamente adaptativos no mínimos son los que mejor funcionan en la HyperX, y por lo tanto la evitación del deadlock mediante restricción de caminos no es una buena técnica. Además, entre el uso de canal de escape y escalera, el uso de canales de escape precisa de menos recursos que la escalera. También, se ha observado que en algunas mediciones para determinados tráficos ambos mecanismos de evasión de deadlock conllevan una pérdida de fairness.
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Este es denominado deadlock, y su aparición en tiempo de ejecución deja inhabilitado el sistema por completo. Una de las primeras veces que el deadlock es descrito data de 1968, por Edsger Dijkstra [1] donde con deadly embrace se describe lo que actualmente se denomina deadlock. Esto es un problema vigente a día de hoy, y más aún en redes de interconexión. Una red de interconexión por naturaleza es una estructura compartida por todos los elementos del sistema que están conectados, y donde los diferentes flujos de tráfico que transitan la red hacen uso colectivo de los recursos de esta. Por ello, si el deadlock no es contemplado en el diseño, la aparición de uno inhabilita el funcionamiento global de la red. En este trabajo, se aborda el estudio de una topología de red moderna denominada HyperX, que tiene las capacidades suficientes para ser usada en los computadores actuales mas po- tentes. Adicionalmente, se han descrito un conjunto de funciones de encaminamiento para esta topología que utilizan diferentes tipos de técnicas para la evitación del deadlock. Entre los encaminamientos, se encuentra DAL, un encaminamiento completamente adaptativo que utiliza un canal de escape como mecanismo de evitación de deadlock, y Omni-WAR, que también es completamente adaptativo, pero que atraviesa los canales virtuales en orden as- cendente para evitar el deadlock. Como objetivo, este trabajo pretende introducir la topología HyperX formalmente, su implementación en el simulador de redes Booksim2, y la evalua- ción de las funciones de encaminamiento propuestas mediante un conjunto de métricas. Se tomarán métricas del rendimiento en escenarios adversos y benignos. Como conclusión, se ha deducido que los encaminamientos completamente adaptativos no mínimos son los que mejor funcionan en la HyperX, y por lo tanto la evitación del deadlock mediante restricción de caminos no es una buena técnica. Además, entre el uso de canal de escape y escalera, el uso de canales de escape precisa de menos recursos que la escalera. También, se ha observado que en algunas mediciones para determinados tráficos ambos mecanismos de evasión de deadlock conllevan una pérdida de fairness.The evolution of computers in recent years have brought deep changes in communication networks. Nowadays, there are computers buílt-in with míllions of CPUs able to make operations at a speed of 1018 float operations per second. Thus, the interconnection paradigm between parallel computers should fit the performance necessities of the whole system , without being a límitation. Nevertheless, there is a common phenomenom to every system where resources are shared by dífferent agents. Its called deadlock, and its apparition in real time blocks the system. One of the first times it was depícted was in 1968, by Edsger Dijkstra [1] where deadlock is dubbed as deadly embrace. Deadlock is a current problem, even more in interconnection networks, where resources are shared among every node connected, and the flow of packets trasversing the network makes collective use of them. Therefore, if deadlock is not taken into account since the design step, the aparition of one, nullífies the global performance of the network. In this work, the HyperX topology, which has enough capabilíties to be used in most powerful computers avalíable nowadays, is studied. In addition, a set of routing functions, which make use of different techniques of deadlock avoidance, are depicted and evaluated. Among the routings, there is DAL, a fully-adaptive routing which uses a escape path as deadlock avoidance mechanism. On the other hand, Omni-WAR is a fully adaptive routing too, but it uses distance ordered classes to avoid deadlock. The goals for this work are to introduce the HyperX topology formally, to implement it into a network simulator program called Booksim2, and evaluate the performance of ali the routing functions mentioned in the work with a set of defined metrics, in adverse and benign scenarios. To sum up, it's discerned that fully-adaptive routing is the best option to choose for HyperX, so deadlock avoidance methods should not ban routes when aiming for best performance. Furthermore, between escape channels and ordered classes, escape channels need less resources than ordered classes. Besides, it is observed in sorne measures that the use of one of both techniques can lead to more unfairness between terminals.Máster en Ingeniería InformáticaCamarero Coterillo, CristóbalBeivide Palacio, RamónUniversidad de Cantabria20222022-07-01master thesishttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdccNAhttp://purl.org/coar/version/c_be7fb7dd8ff6fe43info:eu-repo/semantics/masterThesishttp://hdl.handle.net/10902/25437reponame:UCrea Repositorio Abierto de la Universidad de Cantabriainstname:Universidad de Cantabria (UC)Españolspaopen accesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 3.0 Españahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/es/info:eu-repo/semantics/openAccessoai:repositorio.unican.es:10902/254372026-06-02T12:39:31Z
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