Shufflecast:面向下一代计算集群的光学、数据速率无关且低功耗组播架构
网络与互联网体系结构
2021-04-21 v1
摘要
光路交换网络核心有潜力克服当今计算集群中传统电分组交换核心的固有挑战。由于光电路交换机 (OCS) 直接处理光子束而无需任何光电光 (O/E/O) 转换与分组处理,OCS 基网络核心具有以下理想特性:a) 与数据速率无关,b) 可忽略/零功耗,c) 无需收发器,d) 可忽略的转发延迟,e) 无需频繁升级。遗憾的是,OCS 只能提供点对点(单播)电路。它们对内建的一对多(组播)通信缺乏支持,而组播对当今运行于计算集群上的大量数据密集型应用而言是基础性的。本文中,我们提出 Shufflecast,一种用于下一代计算集群的新型光网络架构,可支持满足 OCS 基网络核心所有特性的高性能组播。Shufflecast 利用小扇出、廉价、无源光分路器连接机架顶 (ToR) 交换机端口,确保数据速率无关、低功耗的物理层组播。我们深入分析了 Shufflecast 的高度可扩展数据平面、轻量控制平面与优雅故障处理。此外,我们在测试床中实现了 Shufflecast 的完整原型并广泛评估了该网络。Shufflecast 比最先进的组播机制更节能。同时,Shufflecast 比传统分组交换网络更具成本效益。通过在 OCS 基单播网络旁增设 Shufflecast,可实现具备上述理想特性且同时支持单播与组播的全光网络核心。
引用
@article{arxiv.2104.09680,
title = {Shufflecast: An Optical, Data-rate Agnostic and Low-Power Multicast Architecture for Next-Generation Compute Clusters},
author = {Sushovan Das and Afsaneh Rahbar and Xinyu Crystal Wu and Zhuang Wang and Weitao Wang and Ang Chen and T. S. Eugene Ng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.09680},
year = {2021}
}