Interfaces de Red con afinidad para la comunicación eficiente en arquitecturas multinúcleo

Resumen

Las aplicaciones con gran demanda deancho de banda de comunicaci´on (algunas aplicacionesde tiempo real, multimedia, computaci´on de altasprestaciones, etc.) y la disponibilidad de enlaces decomunicaci´on con anchos de banda de decenas degigabits por segundo hacen necesaria la mejora delas prestaciones de las interfaces de red para evitarque los procesadores deban dedicar un n´umero considerablede ciclos a tareas de comunicaci´on, en lugarde a la propia aplicaci´on. Aunque las arquitecturasmultin´ucleo ofrecen nuevas oportunidades paraaprovechar el paralelismo disponible en el dise˜no dearquitecturas de comunicaci´on eficientes, y los n´ucleosde los sistemas operativos utilizan varias hebras queejecutan tareas de red concurrentemente, las implementacionesparalelas del procesamiento de paqueteso conexiones no son triviales debido al coste de sincronizaci´on en el acceso a los recursos compartidos ya la eficiencia de uso de las caches. Recientemente seest´a explorando la posibilidad de asignar las interrupcionesde red, junto con el procesamiento del protocolode comunicaci´on y la aplicaci´on de red correspondientesal mismo n´ucleo (scheduling con afinidad),para as´ı reducir la pugna por los recursos compartidosy los fallos de cache. En este art´ıculo se proponen algunasalternativas para distribuir la interfaz de redentre los n´ucleos existentes en el servidor de acuerdocon la afinidad de las tareas de comunicaci´on: su proximidada las memorias que almacenan las distintas estructurasde datos utilizdas y las caracter´ısticas delos nodos. Para evaluar las prestaciones de las interfacesde red propuestas se han utilizados cargas detrabajo de MPI, para las que se han obtenido mejorasde alrededor del 35% en ancho de banda y del 23%en latencia.