信息隐藏的容量分析

该文对信息隐藏容量的研究结果进行了分析总结，描述了信息隐藏的通信模型，介绍了几种不同用于计算隐藏容量的模型以及在这些模型的假设前提下所对应的容量表达式，在文章中给出了一些新的观点和有待进一步研究的方向。     

基于动态连接的RDMA可靠传输协议设计

未来100P/E级高性能计算机系统对网络的传输可靠性、性能均衡性、可扩展性方面有更高的需求。本文提出的RDMA传输模型,采取配置少量资源,动态连接使用的策略实现端到端的数据可靠传输。与传统的可靠通信协议如Infiniband相比,本方案的优势为:(1)支持自动重路由,可绕过网络故障区域保证消息的可靠传输;(2)支持报文乱序到达,支持源和目的间的多路径传输,提供消息的流控机制,能较好地均衡网络整体性能,减少网络热点和缓解网络拥塞;(3)基于通信接口硬件实现可靠性数据结构,不需要消耗主存为通信建立连接,具有极高的系统可扩展性。初步测试结果表明,采取了优化措施后,该协议不会增加小于4K字节消息的传输延迟。     

RDMA技术在数据中心中的应用研究

随着云计算向数据化智能化的方向演进,数据的流转与有效利用将为业务带来核心价值。大规模深度学习、机器训练等应用是极其依赖算力的,大量的信息交互对网络提出了很高的要求,由此需要一个低时延、无丢包、高吞吐的算力网络。考察RDMA[1]技术在数据中心中的应用,并分析其对于未来云数据中心高性能集群计算的影响。     

面向图计算的运行时系统的消息聚合技术

图计算应用的通信模式以时空随机的点对点细粒度通信为主,但现有高性能计算机的网络系统应对大量细粒度通信时表现不佳,进而影响整体性能。虽然在应用层进行通信优化可以有效提升图计算应用性能,但这会给应用开发人员带来很大的负担,因此提出并实现结构动态的消息聚合技术,通过构建虚拟拓扑的方法在通信路径上增加中间点从而提升消息聚合的效果。传统的消息聚合策略一般仅在通信源或者目的地上进行,聚合机会有限,而所提技术通过灵活调整虚拟拓扑的结构和配置适应了不同硬件条件和应用特征。同时,还提出并实现了面向图计算的有消息聚合的运行时系统,这使得在程序迭代执行时可以动态选择参数,从而减少开发人员负担。在256节点规模的系统上实验的结果显示,使用所提消息聚合技术优化后的典型图计算应用的性能可得到100%以上的提升。     

基于DCPS的分布式实时通信体系结构分析及时延测试

针对分布式实时系统对结点间通信延迟的确定性要求,探讨了基于DCPS通信模型的分布式实时通信体系结构.分析了联邦式、分布式和集中式的DCPS通信模型体系结构设计策略及其对分布式实时系统通信延迟、可靠性及可扩展性的影响,通过定义实时通信测试主题,设计外部应用接口,提出了一种分布式实时系统的通信延迟测试方法.结果表明,在有效满足分布式实时系统对网络通信延迟确定性要求的前提下,以分布式体系结构设计策略实现的DCPS通信模型具有更小的通信延迟及抖动.     

系统通信模型执行性研究

针对可执行体系结构中系统数据交换是如何最终落实到具体的通信网络或设备,并进行具体数据传输问题,提出了系统通信模型执行方法.该方法描述了系统通信模型具有的基本元素及相关属性、模型元素之间的关系和表示,阐述了系统通信模型与系统接口描述模型、系统数据交换描述以及系统状态转移/系统时序图之间的关系,说明了系统功能驱动系统数据交换的具体步骤以及系统通信模型执行的过程.系统通信模型的执行使系统体系结构模型在整体上形成一个内在的一致性执行体,充实并完善了可执行体系结构,为可执行体系结构的执行奠定基础.     

用户级通信中基于网络接口的虚实地址变换技术

用户级通信允许应用程序直接访问网络接口,减小了通信操作的软件层开销。为了支持用户级通信,高效的虚拟地址到物理地址的变换起到关键作用。本文提出了基于地址变换表的地址变换机制,虚实地址变换都在网络接口控制器上完成,变换过程不需要操作系统的参与,并且无需失效处理。采用这种机制,我们实现了基于PCI-X面向集群系统的互连通信子系统CNI。实际测试获得了2．4μs的最小单边延迟和850MB／s的峰值带宽。     

BOOM-KV:基于RDMA的高性能NVM键值数据库

随着英特尔傲腾数据中心持久化内存模块(DCPMM)开始进入市场以及远程直接内存访问(RDMA)硬件成本的降低,设计融合非易失性内存(NVM)和RDMA的键值(KV)数据库面临新的机遇和挑战。构建基于NVM和RDMA的KV数据库的关键在于设计一个高效的通信协议。遗憾的是,现有工作或采用NVM不感知的RDMA协议,或采用低效的NVM感知的RDMA协议,这导致它们无法最大化KV数据库的性能。本文提出了BOOM协议——一种新型的NVM感知的RDMA协议。相较于NVM不感知的协议,BOOM协议允许直接对远端NVM进行RDMA操作,消除了冗余的数据拷贝;相较于现有的NVM感知的协议,它可以显著减少元数据请求,降低KV请求的端对端延迟。在BOOM协议的基础上构建了BOOM-KV,并针对服务端中央处理器(CPU)利用率和宕机持久化等问题进一步进行优化。将BOOM-KV与最新的研究成果进行对比,结果表明,BOOM-KV能显著降低请求延迟,其中PUT延迟最大降低了42%,GET延迟最大降低了41%,并且展现出良好的扩展性。     

国产万亿次高性能计算机KD-50-I的通信优化

国产万亿次高性能计算机KD-50-I具有低功耗、低面积和高集成度等特点,对未来研制国产千万亿次计算机系统及提高其自主创新性具有示范作用.高性能计算机KD-50-I达到实用化,必须要有与之相配套的高效通信性能.针对万亿次机KD-50-I节点间拓扑固定和层次简单的网络结构特点,采用简化的LBP通信模型分析和优化了点对点通信和全局通信,对KD-50-I国产高性能机的推广普及具有重要的意义.     

一种适应多核处理器核间通信机制的设计

随着单芯片上集成处理器内核数量的增加,在支持多核处理器的应用程序方面,核间通信变得更加重要.通过分析多核运行任务特点,根据处理核上运行任务功能的不同,将处理核分成两类:控制核和计算核.根据对核的分类,提出了一种新的核间通信模型,该模型提供了三种不同的通信通道.运用这三条通道,把应用程序的I/O部分从计算核迁移到控制核来提高多核的利用率,实验结果表明该方式有效提高核间协作以及核间通信的效率,提升处理器的利用率.