Методика организации коммуникационных соединений вычислительной подсети гетерогенного кластера

Этап 1. Получение информации о требуемом количестве узлов  в подсети.[pic 1]

Этап 2. Расчёт основных характеристик стандартных сетевых топологий в зависимости от  (по таблице).[pic 2]

1. Расчёт минимальной задержки  и максимальной задержки подсети.[pic 3][pic 4]
2. Расчёт средней задержки  подсети.[pic 5]
3. Расчёт средней пропускной способности  узла подсети.[pic 6]
4. Выбор целевой топологии в задаче многокритериальной оптимизации с учетом того, что .[pic 7]

1. Этап 3. Выбор размера базовых симметричных коммутаторов .[pic 8]

1. Расчёт средней задержки в сети с учетом возможных конфликтов внутри коммутатора (предполагается, что узлы сети находятся на одном уровне): [pic 9]

, где- количество входов/выходов коммутатора, [pic 10][pic 11]

 – коэффициент пропускной способности коммутатора.[pic 12]

1. Проверка выполнения условия:

).[pic 13]

1. Выбор  с учетом обязательного выполнения условия из пункта 2 и того, что .[pic 14][pic 15]

Этап 4. Построение дерева коммутации c использованием симметричных коммутаторов.[pic 16]

1. Для достаточно построить дерево коммутации с  уровнями коммутации по  коммутаторов .[pic 17][pic 18][pic 19][pic 20]
2. В общем случае на каждом уровне понадобится N/K коммутаторов, а число уровней вычисляется как ln(N)/ln(K).
3. Для обеспечения большей неблокируемости, добавляется промежуточный уровень коммутации или выделяются дополнительные связи на те узлы, которым требуется пиковый трафик выше среднего.

Этап 5. Построение дерева коммутации c использованием несимметричных коммутаторов .[pic 21]

1. Достаточно построить дерево коммутации, в котором первый и последний каскад содержат по N/n коммутаторов, а в промежуточном каскаде должно быть ровно  коммутаторов размерностью (N/n)x(N/n).[pic 22]
2. Сложность составной схемы определяется количеством точек пересечения при установке соединений между портами.
3. Для обеспечения большей неблокируемости можно воспользоваться готовыми решениями: строго неблокирующая архитектура Клоза, перестраиваемые Баньян-сети и коммутаторы Бенеша.

Этап 6. Расчёт основных характеристик построенного дерева коммутации в зависимости от  (по формулам).[pic 23]

1. Расчёт средней задержки по:

где  – расстояние между узлами кластера,  – общее число узлов в сети,  – число узлов на расстоянии .[pic 24][pic 25][pic 26][pic 27][pic 28]

1. Расчёт средней пропускной способности узла:

, где  – количество связей, приходящихся на узел,  – средняя задержка между узлами.[pic 29][pic 30][pic 31]

1. Выбор целевой конфигурации дерева коммутации в задаче многокритериальной оптимизации с учетом того, что [pic 32]

Этап 7. Выбор интерфейса коммуникационной инфраструктуры кластера.

Решение задачи многокритериальной оптимизации среди стандартных технологий (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Myrinet, InfiniBand и т.д.) с учетом следующих критериев:

• латентность MPI;
• полоса пропускания;
• стоимость оборудования;
• доступное число узлов;
• доступные топологии.