面向可重构网络中集体通信时程的 Bridge：可重复使用的子环

光路开关网络作为电气 fabric 的替代方案已涌现，由于可以在运行时重新配置网络拓扑，从而降低通信成本并提高带宽利用率。然而，利用光可重构网络进行集体通信面临一个根本性权衡：每次重新配置都产生显著的延迟，通信必须在 fabric 重新配置期间暂停，而新拓扑的收益取决于未来的流量。因此，核心问题是重新配置是否值得其成本。虽然已有工作已展示了重新配置的优势，但现有策略仅用于优化当前步骤，而不复用以后步骤的光链路。本文提出 Bridge，一种用于 AI/ML 和 HPC 应用中重要集体通信原语（即 All-to-All、AllReduce、Reduce-Scatter 和 AllGather）的重新配置策略。Bridge 利用 Bruck 通信模式的结构，支持高效稀疏重新配置。关键思想是通过直接连接即时通信伙伴来减少传播和传输延迟，并通过连接的子环保持对未来同伴的高效可达性。结果可以在多个后续步骤中复用光链路，使重新配置的收益超出单个步骤。我们的评估表明，Bridge 在即使具有毫秒级重新配置延迟的静态基准上，通常将 All-to-All 完成时间缩短 $3\times$ 到 $10\times$。对于 AllReduce，Bridge 在所有情况下都优于现有重新配置策略，性能提升最高可达 $1.5\times$，并在低至中等规模工作负载上超过带宽最优 Ring 算法的 $1.5\times$ 至 $6.6\times$。