Desenvolvi um sistema no meu TCC que faz comunicação assíncrona sobre Sockets TCP, criando threads e oferencendo uma interface VIA (Virtual Interface Architecture).

1. libVIP – Desenvolvimento em Nível
de Usuário de uma Biblioteca de
Comunicação que Implementa o
Protocolo de Interface Virtual - VIA
Rodrigo da Rosa Righi
Orientador : Prof. Dr. Marcelo Pasin
Palavras-chaves: aglomerados, desempenho, redes, portabilidade

2. Sumário
 Introdução
 A Arquitetura de Interface Virtual
 Motivação para construção da biblioteca VIP
 Características da biblioteca VIP
 Funcionamento biblioteca VIP
 Modalidades de Comunicação com a libVIP
 Análise de Resultados
 Conclusões
 Trabalhos Futuros

3.  Arquitetura de Aglomerado de Computadores
 Comunicação por troca de mensagens
 Protocolos tradicionais:
 TCP/IP e UDP/IP
 Sistema operacional
 Sobrecarga de comunicação
 Projeto de protocolos eficientes
 Arquitetura de Interface Virtual - VIA
Introdução (1/1)

4. Arquitetura de Interface
Virtual – VIA (1/1)
 Especificação VIA - 1996
 API – Funções e semântica
 Idéia principal
 Desviar o sistema operacional
 Interface Virtual – Ligação direta
entre o usuário e a interface de
rede
 Fila de envio e recepção
 Núcleo do Sistema operacional
– Controle da conexão
Núcleo
Núcleo
U U U
U U U
Interface Virtual
Protocolos Tradicionais
Protocolo VIA

5.  Adaptadores VIA difíceis de serem encontrados
 Bibliotecas VIA
 Emular VIA para outros adaptadores
 Módulo VIA no núcleo
 Motivação
 Desenvolvimento de uma biblioteca VIA sem
módulo VIA no núcleo do sistema operacional
Motivação para Construção da
Biblioteca VIP (1/1)

6.  Sistema operacional POSIX (Linux)
 Baseada na especificação VIA
 Portabilidade com o TCP/IP
 Assíncrona
 Interfaces virtuais
 Ponto final de comunicação
 Comunicação com descritores
 Requisições de troca de mensagem
Características da libVIP (1/1)
Interface Virtual
envio recepção

7. Funcionamento da libVIP (1/2)
Interface Virtual
envio recepção
 Operação de postagem de um descritor
 Operação de espera por um descritor completado
 2 Fluxos de Execução – Demônios
 Realizam a operação de troca de mensagem
Demônio
Envio
Demônio
Recepção

8. Funcionamento da libVIP (2/2)
 Utilização da biblioteca
 Modelo assíncrono
 Modelo síncrono
Coloca_Descritor_1
Coloca_Descritor_2
Espera_Descritor_1
Espera_Descritor_2
Coloca_Descritor_1
Espera_Descritor_1
Coloca_Descritor_2
Espera_Descritor_2
Modelo síncronoModelo assíncrono

9.  Momento da criação de uma interface virtual
 Atributos de confiabilidade
 libVIP alterada – Modificações no descritor de
comunicação
 TCP_NODELAY
 SO_PRIORITY
 libVIP padrão
Modalidades de Comunicação
com a libVIP (1/1)

10.  2 máquinas do aglomerado do LSC
 Adaptador de rede: 3C996-T Gigabit Ethernet
 3 Aplicações
 Latência de comunicação
 Largura de banda e tempo de comunicação
 Transmissão de um Fractal
 Versões: libVIP normal, libVIP alterada e TCP
Avaliação de Resultados (1/7)

11. Avaliação de Resultados (2/7)
 Latência
 Objetivo: Calcular sobrecarga na comunicação
 libVIP – Modelo assíncrono e síncrono
 Algoritmo
Repete de i= 0 até 10000
t1 = tempo_agora();
troca_de_mensagem();
t2 = tempo_agora();
verifica_menor_tempo( menor_tempo, ( t2 – t1 )/2 );

12. Avaliação de Resultados (3/7)
0 50 100
Assíncrono
Síncrono
TCP
libVIP Normal
libVIP Alterada
Microsegundos
Troca de mensagem

13. Avaliação de Resultados (4/7)
 Tempo de Comunicação e Largura de Banda
 Objetivo: Verificar a libVIP assíncrona
 Aplicação Ping-Pong
 Mensagens de 10 bytes a 100 kbytes
 Algoritmo
t1 = tempo_agora();
Repete de i= 0 até numero_pacotes
troca_de_mensagem();
t2 = tempo_agora();
Calcula_tempo_Largura_banda( t2 – t1);

14. Avaliação de Resultados (5/7)

15. Avaliação de Resultados (6/7)

16. Avaliação de Resultados (7/7)
 Transmissão do fractal de Mandelbrot
 Objetivo: Corretude da troca de mensagem
 Janela gráfica de 800x800 pixels
 Modelo A – Realizam-se 800 trocas de mensagem
 Modelo B – Realiza-se 1 troca de mensagem.

17.  libVIP – Biblioteca assíncrona
 2 fluxos de execução para a troca de mensagens
 Modelos para aproveitar o desempenho
 libVIP atinge bons índices de desempenho com o
assincronismo
 libVIP implementa um subconjunto de 12 funções VIA
 Biblioteca é estável, portável e proporciona
segurança na transmissão de dados
Conclusões (1/1)

18.  Portabilidade para ambiente Windows
 Escrever a biblioteca com o protocolo UDP
 Implementar as demais funções VIA
 Pesquisa sobre a Arquitetura Infiniband
 Sucessora da Arquitetura de Interface Virtual
Trabalhos Futuros (1/1)