Tema 3: Sistemas de Alta Velocidad

Transcripción

1 Tema 3: Sistemas de Alta Velocidad A qué llamamos Alta Velocidad? Obtención, procesado y distribución de la información con rapidez. Por qué Alta Velocidad? Necesidad de comunicaciones rápidas: Mayor Ancho de Banda. Vídeo Sonido Ancho de Banda Imágenes Gráficos Texto Tiempo

2 Fusión de computadoras con redes de comunicación rápidas originan los Sistemas Computacionales de Alta Velocidad: Compartir recursos de forma eficiente. Cuál ha sido la estimulación para avanzar en redes de computadores? Acceso a Información remota. Comunicación persona a persona. Entretenimiento interactivo. Cómo son las redes? Las podríamos definir según dos descriptores: Tecnología de Transmisión y la escala. Tecnología de Transmisión: Redes de difusión: Utilizan un canal de comunicación compartido. Envía paquetes utilizando un campo de dirección. Puede dirigir los paquetes a todas las máquinas: Broadcasting, ó a un subconjunto de ellas: multidifusión.

3 Redes punto a punto: Existen muchas conexiones entre pares. Los paquetes pueden pasar por varias máquinas al ser transmitidos (routing). Escala : Según los procesadores o el tamaño físico de la red. Tipos de redes: Redes de área local (LAN) Alcanzan hasta unos cuantos Km de extensión. Se distinguen de otro tipo de redes porque su tamaño es conocido. Utilizan una conexión por un sólo cable que opera a 10/100 Mbps. En cuanto a su topología se puede distinguir: - Cable lineal: Cualquier máquina transmite y las otras escuchan, previo arbitraje. P.ej.: redes ethernet que transmiten cuando quieren, y si chocan, esperan y vuelven a lanzar el paquete. - Anillo: Cada bit se propaga por sí mismo sin esperar al resto del paquete. Se necesitan reglas para acceder al anillo. P.ej.: Token ring que va de 4-16Mbps.

4 Redes de área metropolitana (MAN) Versión más grande de una LAN, y de hecho utiliza la misma tecnología. Se ha adaptado un estándar para ellas: DQDB, basado en dos cables que canalizan el tráfico en un sentido u otro. Redes de área amplia (WAN). Cubren áreas geográficamente más extensas. Básicamente actúan de pegamento entre redes LAN, utilizando máquinas que canalizan el tráfico (routers) o bien un sistema satélite/tierra. Redes inalámbricas. Conexión sin cable, utilizando comunicaciones por infrarojo u otras tecnologías.

5 Cómo encaja esto dentro del Beowulf? Veamos de forma cualitativa algunas tecnologías de red: Fast Ethernet. Es una de las tecnología más extendidas. Se basa en un sistema de paquetes: Cabecera, datos y detección de errores. Los paquetes van circulando por la red a través de hubs o switches. El destino de cada paquete va codificado en la cabecera, y la circulación está controlada por una técnica de arbitraje: CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect). Un nodo que envia un mensaje espera a que la red esté libre para enviarlo, detectando cuando hay colisiones y volviéndolo a enviar en su caso. Gigabit Ethernet: Versión rápida de la anterior, y mucho más cara. ATM (Asynchronous Transfer Mode): Utiliza unidades fijas (celdas) de transmisión de la información: Cabecera y datos. Está pensada para comunicaciones punto a punto con una fase de marcado.

6 Cada celda se identifica con marcadores de circuito virtual en la cabecera, de manera que se enrute su tráfico a través de conmutadores de alta velocidad. Sus características más importantes: Capacidad de interacción de diversos tipos de tráfico, asignación dinámica y flexible del ancho de banda y optimización del tráfico. FDDI (Fiber Distributed Data Interface). Utiliza fibra óptica y una tecnología token ring. Fue popular en tanto en cuanto ofreció alta velocidad, pero ha sido sustituida por ethernet. Por relación calidad/precio las Beowulfs, y en general cualquier tipo de cluster, utiliza redes de tipo Ethernet.

7 Redes TCP/IP Sistemas multiprocesador clusters Protocolos internos de comunicación TCP/IP Se codifican las máquinas con direcciones, llamadas IP, de 4 bytes (32 bits): IPv4. Se tiene al IPv6 (16 bytes). Ejemplo: red máquina Para identificar las redes se utiliza una máscara

8 Las direcciones IP pueden ser privadas (pertenecen a redes internas) o públicas (direcciones accesibles a cualquier usuario). Las direcciones privadas son redes del tipo: La asignación de las direcciones IP puede ser: Estática: El administrador de la máquina activa su número IP, y la máscara identificativa de la red. Dinámica: Un servidor (generalmente el gateway o router) asigna la dirección utilizando el dhcp. Mixta: Utilizando la dirección física o Mac de la tarjeta de red se le asigna dinámicamente un número IP.

9 Para realizar la supercomputación con el cluster se pueden utilizar varias maneras. En este curso nos centraremos protocolos de alto nivel que eviten la interacción directa con los protocolos de intercambio a bajo nivel. Ejemplos de este tipo de lenguajes son MPI (Message Passing Interface) o el PVM (parallel virtual machine). Básicamente son un conjunto de librerías que permiten distribuir el procesado entre las máquinas conectadas en red.