光空間リンクを用いた省配線・可変トポロジであるHPC相互結合網

• 鯉渕 道紘

• 藤原 一毅

• 長谷川 洋平

• 橋本 陽一

• 松谷 宏紀

• 天野 英晴

書誌事項

タイトル別名

• HPC Interconnection Networks with Short-length Cabling and Variable Topology using Free Space Optical Links

抄録

スーパーコンピュータの大規模化が進むにつれ，インターコネクトは (1) マシンルーム内に 2,000km を越えるなどの肥大化した総配線長の削減， (2) 並列アプリケーション毎に通信アクセスパターンが異なるため最適なネットワークトポロジの設計が困難，という 2 つの課題が顕著となってきている．本研究では，これら 2 つの課題に対して， (i) キャビネット間のリンクの一部を，キャビネットと天井間のフリースペースを利用した光空間通信により構築することで配線長を削減し， (ii) キャビネット間の光空間リンクを再構成することで並列アプリケーションの通信パターン毎にトポロジを最適化可能な相互結合網を提案，評価する．評価結果より，光空間リンクとして 10GBASE-LR イーサネットを光空間伝搬させた場合，測定を行った 10m までの通信では性能，品質とも劣化が認められず，十分に大きな相互結合網のリンクとして利用可能なことが分かった．さらに，光ケーブルを用いた場合，光がケーブル内を屈折しながら伝搬され，かつ，キャビネット間の配線長がマンハッタン距離となる．一方，光空間リンクでは，光がユークリッド距離により屈折せずに伝搬される．そのため，光空間通信は，光ケーブルを用いた場合と比べて，リンクの遅延を最大 53% 削減可能であることが分かった．さらに，解析結果より 8,192 台のスイッチで構成されたハイパーキューブトポロジを実現する場合， 1 台のキャビネットから 7 台のキャビネットに光空間リンク接続することで，平均配線長を最大 52% 削減できることが分かった．As supercomputers become large, interconnection networks face two problems to be resolved: (1) reduce the aggregate cable length, e.g. over two thousands meters in a machine room, and (2) design a network topology optimized to various communication patterns of parallel applications. In this work, to mitigate two problems, (i) we use free space optical communication at free space between the ceiling and top of cabinets in order to reduce the aggregate cabling length, and (ii) updating source-destination pairs of free space optical links enables to statically optimize the network topology to communication patterns of parallel applications, and we evaluate such an interconnection network. Evaluation results show that when using free space optics on 10GBASE-LR Ethernet, performance and quality of their links are maintained by at least 10 meters. Optical cables are usually placed along the Manhattan distance in machine room layout, whereas free space optics directly send light along the Euclid distance; delay of a free space optical link decreases by up to 53% compared with that of an optical cable. The analysis results illustrate that the average cable length is reduced down by up to 52% by using free space optical cables from a cabinet to seven cabinets in 8,192-switch hypercube topologies.

収録刊行物

• 研究報告ハイパフォーマンスコンピューティング（HPC）

  研究報告ハイパフォーマンスコンピューティング（HPC） 2012 (14), 1-7, 2012-12-06

詳細情報

• CRID: 1572261552755046144
• NII論文ID: 110009490662
• NII書誌ID: AN10463942
• 本文言語コード: ja
• データソース種別:
  • CiNii Articles