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Rekonfigurierbare optische Netzwerke verschieben Supercomputerdaten 100-mal schneller

by drbyos
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Stellen Sie sich vor, Sie könnten ein ganzes Buch in einer Sekunde lesen, aber die Seiten nur innerhalb einer Minute einzeln empfangen. Dies ist analog zu den Problemen eines Supercomputers.

Supercomputer-Prozessoren können satte Datenmengen pro Sekunde verarbeiten, aber der Datenfluss zwischen dem Prozessor und den Computersubsystemen ist bei weitem nicht so effizient, was zu einem Datenübertragungsengpass führt. Um dieses Problem zu lösen, hat eine Gruppe von Forschern ein Systemdesign mit rekonfigurierbaren Netzwerken namens FLEET entwickelt, das die Datenübertragung möglicherweise um das 100-fache beschleunigen könnte. Das ursprüngliche Design als Teil eines „DARPA-harten“ Projekts wird in einer Studie beschrieben, die am 30. April in veröffentlicht wurde IEEE Internet Computing.

Netzwerkschnittstellenkarten sind wichtige Hardwarekomponenten, die Computer mit Netzwerken verbinden und die Datenübertragung erleichtern. Diese Komponenten liegen derzeit jedoch weit hinter Computerprozessoren zurück, was die Geschwindigkeit betrifft, mit der sie Daten verarbeiten können.

„Prozessoren und optische Netzwerke arbeiten mit Terabit pro Sekunde (Tbit / s), aber [current] Netzwerkschnittstellen, die zum Ein- und Ausgeben von Daten verwendet werden, arbeiten normalerweise im Gigabit-pro-Sekunde-Bereich “, erklärt Seth Robertson, Chief Research Scientist bei Peraton Labs (zuvor Perspecta Labs genannt), der das Design von FLEET mitgeführt hat.

Teil der Lösung seines Teams ist die Entwicklung von O-NICs (Optical Network Interface Cards), die an vorhandene Computerhardware angeschlossen werden können. Während herkömmliche Netzwerkschnittstellenkarten normalerweise einen Port haben, haben die neu entwickelten O-NICs zwei Ports und können die Datenübertragung zwischen vielen verschiedenen Arten von Computer-Unterkomponenten unterstützen. Die O-NICs sind mit optischen Schaltern verbunden, mit denen das System den Datenfluss nach Bedarf schnell neu konfigurieren kann.

„Die Verbindungen können vor oder während der Ausführung geändert werden, um sie im Laufe der Zeit an verschiedene Geräte anzupassen“, erklärt Fred Douglis, Chief Research Scientist bei Peraton Labs und Co-Principal Investigator von FLEET. Er vergleicht das Konzept mit dem peripatetischen Grand Staircase in der Hogwarts School der Harry Potter-Serie. “Stellen Sie sich Hogwarts-Treppen vor, wenn sie immer so erscheinen, wie Sie es brauchen, um an einen neuen Ort zu gehen”, sagt er.

Um die Neukonfigurierbarkeit zu unterstützen, haben die Forscher einen neuen Softwareplaner entwickelt, der die beste Konfiguration ermittelt und den Datenfluss entsprechend anpasst. „Auf der Softwareseite ist ein Planer, der diese Flexibilität tatsächlich nutzen kann, unerlässlich, um die erwarteten Leistungsverbesserungen zu erzielen“, betont Douglis. Das breite Spektrum an Topologien kann zu einem bestimmten Zeitpunkt zu vielen zehn Terabit Daten im Flug führen. “

Die Entwicklung von FLEET befindet sich noch in einem frühen Stadium. Das ursprüngliche Design der O-NICs und des Softwareplaners wurde im ersten Jahr eines voraussichtlich vierjährigen Projekts erreicht. Nach Fertigstellung rechnet das Team jedoch damit, dass die neue Netzwerkschnittstelle basierend auf der aktuellen (fünften) PCIe-Generation (einem Schnittstellenstandard, der Schnittstellen-Netzwerkkarten und andere leistungsstarke Peripheriegeräte verbindet) Geschwindigkeiten von 12 Tbit / s erreichen und höhere Werte erreichen wird Geschwindigkeiten mit neueren Generationen von PCIe.

Wichtig ist, dass Robertson feststellt, dass FLEET mit Ausnahme der neu entwickelten O-NICs fast ausschließlich von Standardkomponenten abhängt, sodass FLEET problemlos in vorhandene Computersysteme integriert werden kann.

„Sobald wir es beweisen können [FLEET] Um seine Leistungsziele zu erreichen, möchten wir daran arbeiten, die Schnittstellen zu standardisieren und zu sehen, dass traditionelle Hardwareanbieter diese hoch anpassungsfähige Netzwerktopologie allgemein verfügbar machen. “ sagt Robertson und bemerkt, dass sein Team dies plant Open Source die Software.

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