Nouveaux algorithmes de routage pour supercalculateurs exaflopiques hétérogènes

New routing algorithms for heterogeneous exaflopic supercomputers

• Auteur / Autrice : John Gliksberg
• Direction : Devan Sohier, Pedro Javier Garcia Garcia, Antoine Capra
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 25/11/2022
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay en cotutelle avec Universidad de Castilla-La Mancha
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d’informatique parallélisme réseaux algorithmes distribués (Saint-Quentin en Yvelines, Yvelines ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : référent : Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines (1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Informatique et sciences du numérique (2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Maria Engracia Gómez Requena
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Brice Goglin, Enrique Vallejo, Emmanuelle Saillard, Marc Pérache
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Brice Goglin, Enrique Vallejo

Mots clés

Mots clés contrôlés

Contrôle de congestion (télécommunications)

Tolérance aux fautes (informatique)

Réseaux électriques d'interconnexion

Calcul intensif (informatique)

Algorithmes

Routage (informatique)

Mots clés libres

Routage

Algorithmes

Hpc

Réseau d'interconnexion

Routing

Algorithms

Hpc

Interconnection network

Résumé

La construction de supercalculateurs performants nécessite d'optimiser les communications, et leur échelle exaflopique amène un risque inévitable de pannes relativement fréquentes.Pour un cluster avec un réseau et des équipements donnés, on améliore les performances en s'assurant que l'on sélectionne une bonne route pour chaque message tout en minimisant les conflits d'accès aux resources entre messages.Cette thèse se concentre sur la famille des réseaux fat-trees, pour laquelle nous donnons quelques grandes caractéristiques afin de mieux prendre en compte une classe réaliste de cette topologie, tout en conservant un avantage par rapport aux méthodes agnostiques.De plus, une approche d'évaluation statique partiellement nouvelle du risque de congestion est utilisée pour comparer les algorithmes.Une optimisation générique est présentée pour certaines applications sur des clusters avec des équipements hétérogènes.Les algorithmes proposés forment le résultat de plusieurs approches distinctes pour apporter des contributions dans le domaine du routage statique centralisé, en combinant rapidité de calcul, résilience aux pannes, et minimisation du risque de congestion.

Building efficient supercomputers requires optimising communications, and their exaflopic scale causes an unavoidable risk of relatively frequent failures.For a cluster with given networking capabilities and applications, performance is achieved by providing a good route for every message while minimising resource access conflicts between messages.This thesis focuses on the fat-tree family of networks, for which we define several overarching properties so as to efficiently take into account a realistic superset of this topology, while keeping a significant edge over agnostic methods.Additionally, a partially novel static congestion risk evaluation method is used to compare algorithms.A generic optimisation is presented for some applications on clusters with heterogeneous equipment.The proposed algorithms use distinct approaches to improve centralised static routing by combining computation speed, fault-resilience, and minimal congestion risk.