Így alakítaná át az adatközponti hálózatokat az MIT
Egy nemrég kiadott értekezésben új hálózati csomagirányítási módszert mutatott be a Massachussetts Institute of Technology (MIT). A Fastpass célja az adatközponti hálózatok megreformálása.
Fastpassnak hívják azt az új technológiát, amelyet az Massachussetts Institite of Technologyn dolgoztak ki a közelmúltban és mutatnak be az Association for Computing Machinery konferencián a jövő hónapban.
Központi forgalomirányítás
A ma elterjedt számítógépes hálózatokban az adatcsomagok irányítása teljesen rá van bízva a hálózati eszközökre, amelyek egymástól jobbára függetlenül végzik a munkájukat és keveset tudnak a rajtuk kívüli világról. Ez ugyan skálázhatóvá és hibatűrővé teszi a hálózatot, amely az internet megalkotásának célja is volt, ugyanakkor a sávszélességgel nem takarékos és gyakran "dugókat" okoz, utóbbiakat az eszközgyártóknak nagy (queue) pufferek beépítésével kell kezelnie, ami megdrágítja a hálózati berendezéseket.
Az MIT kutatói szerint, akik a Fastpasst kidolgozták, egy adatközpontban a csomagok idejük jelentős részét töltik el ezekben a pufferekben és ez látványosan növeli a hálózat késleltetését. Egy másik eredője a fenti megközelítésnek, hogy a szolgáltatási szintek eléréséhez és az alkalmazások által támasztott igények kielégítéséhez a hálózatot a csúcsterhelésre kell méretezni, mivel a forgalom nehezen előrejelezhető egy adatközpontban, ahol sok a felhasználó és változatos alkalmazások futnak egy időben.
A Fastpass a hálózatban elosztott, autonóm eszközök helyett centralizálja a csomagok irányítását -a készítők által hozott párhuzam szerint a rendszer úgy működik, mint valamiféle központi forgalomirányító algoritmus, amely minden járműnek előre megadja, mikor kell elindulnia és melyik úton kell mennie ahhoz, hogy várakozás nélkül, de időben érjen a célhoz. A helyi hálózati eszközök helyett a Fastpass esetében minden csomagirányítással kapcsolatos döntést egy központi logika (arbiter) hoz meg, amely rendelkezik a csomag indításának idejéről és az útvonaláról is.
Égbe révedő informatikusok: az Időkép-sztori Mi fán terem az előrejelzés, hogy milyen infrastruktúra dolgozik az Időkép alatt, mi várható a deep learning modellek térnyerésével?
A fejlesztők szerint a Fastpass még akkor is hatékonyabb a jelenlegi eljárásoknál, ha minden csomag kiküldése előtt szükség van egy párbeszédre a központi arbiter logikával a kiküldési idő és az útvonal meghatározásához. Mivel az arbiter előre látja a hálózat terhelését, úgy tudja kiválasztani ezeket, hogy a hálózat késleltetése összességében a legkisebb legyen - a csomagok pont akkor érnek a switchekhez, amikor az onnan továbbvezető út már "kidugult".
A kísérletben használt arbiter logika a nyolc processzormagot úgy hasznosította, hogy az első processzormag felelt a következő "time slot" megtöltéséért, a másik a következőért, a harmadik a kettővel későbbiért, és így tovább. Minden mag átnézi a küldésre váró csomagok listáját, kiválaszt egyet, elvégzi a szükséges teendőket (időpont- és út kijelölése), majd a módosított listát továbbadja. Ezzel a módszerrel párhuzamosan feldolgozva lehet jövőbeli time slotokat megtölteni.
Hozta az eredményeket
A kísérletek kedvéért a Fastpasst már implementálták is a mérnökök egy 32 szerverből és egy top of the rack switchből álló konfiguráción, amelyeket 10 GbE interfész kötött össze. A szerzett tapasztalatok alapján a központi arbiter algoritmus jól skálázódik, egy 8 magos rendszeren könnyedén elbírt egy 2,21 terabites hálózat kezelésével. A rendszer tesztje során az is kiderült, a switch queue-k hossza századrészére csökkent (4,3 megabájtról 18 kilobájtra), ezzel párhuzamosan a round trip delay time (ping) 3,56 ms-ról 0,23 ms-ra esett vissza, vagyis a csomagok jóval hamarabb értek a rendeltetési helyükre és a minimum-maximum késleltetés közötti különbség is csökkent.
A Fastpass működéséről részletesen az MIT kapcsolódó oldalán lehet olvasni, ahonnan a forráskód is szabadon letölthető.