システム系論文輪講会３で発表した内容です

1. システム系論文輪講会3 @2014/12/06
Reading:
[Fastpass: A Centralized “Zero-
Queue” Datacenter Network]
@SIGCOMM’14 , Jonathan Perry et al.
ὀ㔘䛾䛺䛔ᅗ⾲䛿ཎㄽᩥ䠈Ⓨ⾲䝇䝷䜲䝗䜘䜚ᘬ⏝

2. Summary
• ┠ⓗ
– east-­‐west
traffic䛾ప㐜ᘏ/㧗฼⏝⋡໬
• ᡭἲ
– 䜶䞁䝗䝜䞊䝗䛾䝟䜿䝑䝖㏦ฟ䝍䜲䝭䞁䜾䠈㏦ฟඛ䝟䝇䜢Arbiter
䛷㞟୰ⓗ䛻ไᚚ䛩䜛䛣䛸䛷䠈䝇䜲䝑䝏䛾䜻䝳䞊䜲䞁䜾䛻䜘䜛
㐜ᘏ䜢䝊䝻䛻
• ⤖ᯝ
– RTT䛜3056us-­‐230us䛻ᨵၿ䠈䝇䝹䞊䝥䝑䝖䛿1.6%䛾䜏పୗ
• Bulk
Transfer䝅䝘䝸䜸
– 8-­‐core
allocator䛷2.21TB/sec䜢ᐇ⌧
– TCP䛾෌㏦ᅇᩘ䛜1/4䛻
㻞

3. Growth in East-West Traffic
Ref.
hFps://www.youtube.com/watch?v=mLEawo6OzFM
㻟

4. 䛭䜒䛭䜒㐜ᘏ䛸䛿䠛
㻠
100us
ᒆ䛔䛯᫬้
–
㏦䛳䛯᫬้

5. 䛭䜒䛭䜒㐜ᘏ䛸䛿䠛
㻡
200us(+100us)
䝖䝷䝣䜱䝑䜽䛜ከ㔜໬䛥䜜䛯ሙྜ䛻㐜ᘏ䛜ቑຍ

6. 䜒䛳䛸ヲ䛧䛟ぢ䛶䜏䜛䛸
㻢
200us(+100us)
䝇䜲䝑䝏ୖ䛾Queue䛜㐜ᘏ䛾୍ᅉ
Queue䛻䝟䜿䝑䝖䛜⁀䜎䜙䛺䛔䜘䛖䛻䛩䜛䛯䜑䛻䛿䠛

7. 䜒䛳䛸ヲ䛧䛟ぢ䛶䜏䜛䛸
㻣
200us(+100us)
䝇䜲䝑䝏ୖ䛾Queue䛜㐜ᘏ䛾୍ᅉ
Queue䛻䝟䜿䝑䝖䛜⁀䜎䜙䛺䛔䜘䛖䛻䛩䜛䛯䜑䛻䛿䠛

8. 䜒䛳䛸ヲ䛧䛟ぢ䛶䜏䜛䛸
㻤
䝇䜲䝑䝏ୖ䛾Queue䛜㐜ᘏ䛾୍ᅉ
Queue䛻䝟䜿䝑䝖䛜⁀䜎䜙䛺䛔䜘䛖䛻䛩䜛䛯䜑䛻䛿䠛

9. 䜒䛳䛸ヲ䛧䛟ぢ䛶䜏䜛䛸
㻥
䝇䜲䝑䝏ୖ䛾Queue䛜㐜ᘏ䛾୍ᅉ
Queue䛻䝟䜿䝑䝖䛜⁀䜎䜙䛺䛔䜘䛖䛻䛩䜛䛯䜑䛻䛿䠛

10. 㐜ᘏ䛾ᮏ㉁ⓗ䛺ཎᅉ
䝟䜿䝑䝖䜢ྠ᫬䛻ฟ䛩䛸Queue䛻ධ䜛
ฟ䛩䝍䜲䝭䞁䜾䜢䛪䜙䛫䜀ゎỴ䟿
㻝㻜
䝇䜲䝑䝏ୖ䛾Queue䛜㐜ᘏ䛾୍ᅉ
Queue䛻䝟䜿䝑䝖䛜⁀䜎䜙䛺䛔䜘䛖䛻䛩䜛䛯䜑䛻䛿䠛

11. 䝟䜿䝑䝖䜢㏦ಙ䛾ㄪ೵䛸ゝ䛘䜀䠛
㻝㻝
䝞䝇䝅䝇䝔䝮䟿䜰䞊䝡䝍䟿
Ref.
hFp://www.slideshare.net/pfi/pfi-­‐seminar-­‐20100121

12. FastPath Arbiter
㻝㻞
FastPath䛷䛿”IP䝛䝑䝖䝽䞊䜽”䛻Arbiter䜢ᑟධ䟿
– 䝟䜿䝑䝖䛾㏦ฟ䝍䜲䝭䞁䜾䠄䝍䜲䝮䝇䝻䝑䝖䠅
– 䝟䜿䝑䝖䛾㏦ฟ䝟䝇
䚷䚷䚷
䜢୰ኸ㞟ᶒⓗ䛻䝁䞁䝖䝻䞊䝹

13. 䛣䛾◊✲䛾䝫䜲䞁䝖
᪤Ꮡ䛾IP䜲䞁䝣䝷ୖ䛷䠈䝜䞊䝗䛾
䝟䜿䝑䝖㏦ฟ䝍䜲䝭䞁䜾䜢ྵ䜑䛯ㄪ೵䜢ᐇ⌧

14. 䝟䜿䝑䝖㏦ฟ䜎䛷䛾ὶ䜜
1. Hostノードがsend()する
2. FCP ClientがArbiterに問い合わせ送信
3. Arbiterがタイムスロットを確保し，使用す
㻝㻠
るパスを決定，Clientに返答
4. FCP Clientは指示通りパケットを送信

15. FastPath Architecture
㻝㻡

16. • Timeslot unit = MTU-size Packet / Fastest Link
• NW全体を大きな１つのスイッチとして見てingress/
egressの集合が重複無しなら良い
Timeslot Allocation
㻝㻢
in out
in
out in
out
Traffix䛜in/out䜻䝳䞊䜢
ඹ᭷䛧䛺䛔OK䛺౛

17. Src/Dstの最大マッチング問題
– 任意のFairness Measureもここで優先度を付けることで実現可能
– rearrangeably non blocking性を持つNWを前提としている
Timeslot Allocation
㻝㻣

18. Path Selection
㻝㻤
同じリンクを２つのPacketが利用してはいけない
- マッチング後の２部グラフのエッジ彩色問題

19. Implementation
• Arbiter䛾ྛ䝇䝔䞊䝆䜢䝟䜲䝥䝷䜲䞁ᐇ⾜
㻝㻥

20. Implementation
• Clock
Synchroniza`on
– IEEE
1588
Precision
Time
Protocol
• Sub-­‐microsecond䜎䛷ືᶵྍ⬟
• ClientTiming
– High-­‐resolu`on
`mers(hr`mers)䜢฼⏝
• Microsecond-­‐scale䛷ྠᮇྍ⬟
㻞㻜

21. Evaluation
㻞㻝

22. Evaluation
㻞㻞

23. 䜎䛸䜑
㻞㻟
• 䝇䜲䝑䝏䛻䛚䛡䜛”Zero-­‐Queuing”䜢䠈䝩䝇䝖
䝜䞊䝗䛾䝟䜿䝑䝖㏦ฟ䝍䜲䝭䞁䜾䜎䛷䜢⟶⌮
䛧䛶ᐇ⌧
• ⤖ᯝ䠈኱ᖜ䛺RTT䛾๐ῶ䜢ᐇ⌧
• goto
hFps://github.com/yonch/fastpass

24. ⚾ឤ
• Google䛾Spannerⓗ䛺኱⫹䛺Ⓨ᝿
– 䝜䞊䝗䛜᏶඲䛻ྠᮇ䛧䛶ືస䛩䜜䜀㍽㍵䛺䜣䛶䛭䜒䛭䜒㉳䛣䜙䛺䛔
– IP䝛䝑䝖䝽䞊䜽䛾ཎ๎䜢↓ど䛧䛶䜔䛳䛶䜏䛯䛸䛔䛖䜲䝯䞊䝆
• ୍᪉䠈ᐇ⏝ᛶ䛻䛿␲ၥ䜒䠛
– 䝟䜿䝑䝖㏦ฟഃ䛷⤖ᒁᚅ䛴䛾䛷䛒䜜䜀䠈Queue䜢䝩䝇䝖䝜䞊䝗䛻⛣
ື䛧䛯䛰䛡䛻䜒ぢ䛘䜛
– Bulk
Transfer䛾Replica`on⣔䝖䝷䝣䜱䝑䜽䛸䠈interac`ve䛺䜰䝥䝸䜿䞊
䝅䝵䞁䝖䝷䝣䜱䝑䜽䛾ศ㞳┠ⓗ䛺䜙౑䛘䜛䠛
– ௒䛾IP䝛䝑䝖䝽䞊䜽䛾㍽㍵ไᚚᶵ⬟䜢ୖᡭ䛟฼⏝䛧䛯ሙྜ䛸䛾ẚ㍑
䛜ᚲせ
㻞㻠