Balanceo distribuido del encaminamiento para el control de congestión en redes infiniband

Abstract

El uso de recursos compartidos en las redes de interconexión de alta performance puede provocar situaciones de congestión de mensajes que degradan notablemente las prestaciones, aumentando la latencia de trasporte y disminuyendo la utilización de la red. Hasta el momento las técnicas que intentan solucionar este problema utilizan la regulación de la inyección de mensajes. Esta limitación de la inyección traslada la contención de mensajes desde los conmutadores hacia los nodos fuente, incrementando el valor de la latencia promedio global, pudiendo alcanzar valores muy elevados. En este artículo, proponemos una técnica de control de congestión para redes InfiniBand basada en un mecanismo de encaminamiento adaptativo que distribuye el volumen de comunicaciones entre diversas trayectorias alternativas quitando carga de la zona de congestión, lo que permite eliminarla. La experimentación realizada muestra la mejora obtenida en latencia y throughput, respecto al mecanismo de control de congestión original de InfiniBand basado en la regulación de la inyección. El mecanismo propuesto es totalmente compatible y no requiere que se modifique ningún aspecto de la especificación, debido a que se utilizan componentes de gestión definidos en el estándar InfiniBand.

Communications requirements in High Performance Computing (HPC) demand the use of Interconnections Networks to connect processing nodes. Sharing resources in high performance interconnection networks leads to message congestion. Congestion spreading increases latency and reduces network throughput causing important performance degradation. Nowadays most current techniques use message throttling to prevent injection of new messages in network congested region. Message throttling moves contention from switches to sources nodes in order to eliminate congestion, however global latency is highly incremented because of the time that packets must wait in the source node. In this paper, we propose a congestion control mechanism for InfiniBand networks based in an adaptive routing algorithm that perform a communication load balancing over several alternative paths, in order to take load away of the congested network zone, eliminating congestion and maintaining injection rate. Our mechanism’s experimentation results show latency, throughput and dynamic behaviour improvement over InfiniBand original congestion control mechanism which is based in message throttling. The proposed mechanism use the management model defined in InfiniBand specs, thus full compatibility is provided.