Scheduling network requests with transmission window

Loris Marchal (1) , Yves Robert (1) , Pascale Vicat-Blanc Primet (1) , Jingdi Zeng (1)

1 LIP - Laboratoire de l'Informatique du Parallélisme

We consider the problem of bulk data transfers and bandwidth sharing in the context of grid infrastructures. Grid computing empowers high-performance computing in a large-scale distributed environment. Network bandwidth, which makes the expensive computational and storage resources work in concert, plays an active role on performance. Due to specific traffic patterns, network topology and application scenarios, bandwidth sharing encounters new challenges. From this perspective, this research report looks at bulk transfers among computing and storage elements. Referred to as short-lived, transfer requests with transmission window and volume are scheduled in the network. By manipulating the transmission window, the request accept rate and network resource utilization are to be optimized. The formulated optimization problem is proven NP-complete. Associated with proposed heuristics, simulations are carried out to study each bandwidth sharing strategy and its application scenarios. A tuning factor, that allows adaptation of performance objective, is introduced to adjust network infrastructure and workload.

Nous considérons le problème du transfert de données de grande taille et du partage de bande passante dans les grilles de calcul. L’utilisation de telles grilles permet de déployer des calculs dans un environnement distribué à grande échelle pour obtenir de grandes performances. La bande passante du réseau qui interconnecte les ressources de calcul et de stockage a un impact critique sur les performances. À cause de la spécificité des transferts, de la topologie du réseau et des applications sous-jacentes, le partage de bande-passante doit s’adapter à de nouveaux défis. Nous nous concentrons ici sur les transferts de données de grande taille entre éléments de calcul et de stockage. Nous cherchons à ordonnancer sur le réseau des requêtes de tels transferts munies d’une fenêtre de transmission. Nous exprimons le problème d’optimisation correspondant et montrons qu’il est NP-complet. Nous proposons des heuristiques pour le résoudre, et menons à bien des simulations pour étudier chaque politique de partage de bande passante. Nous introduisons un coefficient de calibrage qui permet d’adapter l’objectif de performances pour ajuster l’ordonnancement à l’infrastructure réseau et à sa charge.

Mots clés: Grid computing; Network bandwidth sharing; Online scheduling; Optimization; Scheduling window; Transmission window

Mots clés: Calcul sur la grille; Fenêtre d'ordonnancement; Fenêtre de transmission; Optimisation; Ordonnancement à la volée; Partage de ressources; Ressources de communication

Domaines: Informatique [cs]

Loris Marchal, Yves Robert, Pascale Vicat-Blanc Primet, Jingdi Zeng. Scheduling network requests with transmission window. [Research Report] LIP RR-2005-32, Laboratoire de l'informatique du parallélisme. 2005, 2+13p. ⟨hal-02102146⟩