《基於網路編碼的HPC擁塞控制技術研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由袁遠擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於網路編碼的HPC擁塞控制技術研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：袁遠
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
隨著高性能計算機並行規模的增大，互連資源變得相對緊缺，因此HPC擁塞控制技術已成為保障高性能計算機性能的關鍵。現有的HPC擁塞控制機制存在擁塞通告時間長、路由樹生長快等不足，如何在高性能計算機並行規模不斷增大、通告延遲越來越長的情況下，加快路由器緩衝佇列的清空速率，是下一代HPC擁塞控制技術亟待解決的問題。網路編碼技術通過將多個數據包融合成一個編碼包傳送，能夠有效的提高路由器緩衝佇列的清空速率，因此被看作是實現下一代HPC擁塞控制的有效途徑。針對下一代HPC互連網路擁塞控制所面臨的問題，本項目擬開展基於網路編碼的擁塞控制技術研究，突破面向網路編碼的HPC互連網路性能特徵分析、延遲約束下的編碼緩衝清空策略以及基於拓撲特徵的解碼路徑構建算法等關鍵技術，設計一套基於網路編碼的HPC 擁塞控制機制，滿足高性能計算套用對低延遲數據傳輸需求，確保互連網路不成為下一代高性能計算機的性能瓶頸
結題摘要
隨著高性能計算機並行規模不斷擴大，互連資源變得相對緊缺，因此HPC擁塞控制技術已成為保障高性能計算機性能的關鍵。現有的HPC擁塞控制機制存在擁塞通告時間長、路由樹生長快等不足，通過網路編碼技術加快路由器緩衝佇列的清空速率，是下一代HPC擁塞控制技術的有效手段之一。本項目在HPC互連網路背景下開展基於網路編碼的擁塞控制技術研究，具體包括面向網路編碼的HPC互連網路性能特徵分析、延遲約束下的編碼緩衝清空策略、基於網路編碼的HPC擁塞控制機制等四個方面的研究內容。 重要結果：（1）在流間和流區域網路絡編碼的排隊模型中，信用可以看成一種特殊的數據包，與輸入流數據包之間進行同步流間網路編碼操作。同步流間網路編碼可以通過佇列分解方法開展近似排隊分析。（2）擴展了隨機網路演算理論，提出了網路編碼端到端的分析方法，通過隨機網路演算的串聯性，避免了多跳以後性能界限的偏差積累，能夠得到較緊緻的性能界限。（3）流間網路編碼緩衝清空策略的關鍵是要減小冗餘路徑開銷，可以通過分組編碼來解決，且證明了流間網路編碼分組問題是一個NP難的問題，並給出了近似算法。（4）流區域網路絡編碼緩衝清空策略可通過動態段粒度來滿足延遲約束，提出了動態段粒度的概念，並從編碼方式、取值範圍和輸出能力三個方面證明了動態段粒度的可行性。（5）針對互連路由器晶片設計一套支持擁塞控制的高效動態分配緩衝架構和一種新的流控機制，能夠利用更淺的緩衝達到更高的互連網路吞吐率。 科學意義：網路編碼技術通過將多個數據包融合成一個編碼包傳送，能夠瞬時增大緩衝佇列的清空速率，快速地減輕擁塞，但需要構建一條解碼路徑，通過傳送“恢復包”來幫助目的結點解碼。通過增大緩衝清空速率來減輕擁塞這一核心理念不同於現有各種擁塞控制技術，既能夠為流控策略降低源結點的注入速率贏取更多的時間，又能夠從擁塞樹的根部迅速阻止擁塞的傳播，是實現HPC互連網路擁塞控制的有效途徑。
