Routing & Traffic Management

Präzise Datenlogistik im Hochgeschwindigkeits-Fabric: Intelligente Pfadwahl für minimierte Latenz.

Effiziente Pfadwahl im Zettascale-Netz

In einem HPC-Cluster ist die physische Verbindung nur die halbe Miete. Das Routing und Traffic Management entscheidet darüber, wie effizient Datenpakete zwischen tausenden Knoten navigieren. Ohne intelligente Algorithmen führen "Hotspots" zu massiven Performance-Einbrüchen, selbst wenn die Hardware theoretisch genügend Bandbreite bietet. Im Jahr 2026 setzen wir auf adaptive Systeme, die den Netzwerkverkehr in Echtzeit analysieren und umleiten, bevor Engpässe entstehen können.

Strategische Routing-Konzepte

Statisch / Vorhersehbar

Deterministisches Routing

Ein fester Pfad für jedes Quell-Ziel-Paar:

  • Vorteil: Einfache Implementierung, garantiert geordnete Paketauslieferung.
  • Nachteil: Anfällig für Staus, wenn viele Knoten denselben Pfad wählen.
Dynamisch / Reaktiv

Adaptives Routing

Dynamische Auswahl des Pfades basierend auf Netzauslastung:

  • Vorteil: Weicht überlasteten Switches automatisch aus; maximiert den Gesamtdurchsatz.
  • Anwendung: Essentiell für Dragonfly-Topologien in Exascale-Systemen.

Quality of Service (QoS) Mechanismen

Traffic Priorisierung

HPC-Netzwerke nutzen Virtual Lanes (VL), um verschiedenen Verkehrstypen Prioritäten zuzuweisen. MPI-Barrieren und Management-Traffic erhalten Vorrang vor massiven Storage-Transfers, um Latenzspitzen bei zeitkritischen Berechnungen zu vermeiden.

Congestion Control (CC)

Algorithmen wie ECN (Explicit Congestion Notification) informieren Endpunkte über drohende Staus. Die Sender drosseln daraufhin präventiv ihre Rate, wodurch Paketverluste und die daraus resultierende "In-cast"-Überlastung verhindert werden.

[Image illustrating Quality of Service (QoS) levels and packet prioritization in high-speed network switches]

Strategien zur Engpass-Vermeidung

Mechanismus Technologie Effekt auf Performance
Load Balancing ECMP / Flow-based Steering Gleichmäßige Verteilung des Verkehrs über parallele Pfade.
Credit-based Flow Control InfiniBand Link-Layer Verhindert Puffer-Überläufe ohne Paketverluste (Lossless Fabric).
Collective Offloading Mellanox SHARP / Slingshot Reduzierung des Datenaufkommens durch In-Network-Computing.

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