Progetto Enabling Platforms for High-Performance Computational Grids Oriented to Scalable Virtual Organizations (GRID.IT) WP2:High Performance Photonic

Progetto“Enabling Platforms for High-Performance Computational Grids Oriented to

Scalable Virtual Organizations (GRID.IT)”

WP2:High Performance Photonic TestbedResp: Stefano Giordano

Udr CNIT PISADipartimento di Ingegneria della Informazione: Elettronica, Informatica,

Telecomunicazioni

Pisa, 27-28/05/2003 – Workshop di Rimodulazione

Programma Nazionale della Ricerca 2001-03 - Bando FIRBProgetto Strategico

“Tecnologie Abilitanti per la Società della Conoscenza”Progetto obiettivo “Reti e Netputing”

Attività 2.1: “Progettazione e implementazione di un trial Diffserv over MPLS per il grid computing”

Attività 2.2: “Progettazione e implementazione di un trial Diffserv over MPLS su una rete di trasporto D-WDM”

Attività 2.3: “Progettazione e implementazione di un trial Diffserv over MPLS su una rete di trasporto D-WDM con piano di controllo GMPLS”

WP 2: Pianificazione delle attività

Attività

Attività 2.1 “Diffserv over MPLS Trial”

Atiività 2.3 “Diffserv over MPLS over D-WDM with GMPLS”

Anni

1 2 3

Attività 2.2 “Diffserv over MPLS over D-WDM”

Cost Element Datasheet

First Year

A B C D E F G Total MIUR COFIN

54,5 27,0 0,0 54,7 5,0 0,0 0,0 141,,2

200,0 85,7135,0 81,0 0,0 54,7 15,0 0,0 0,0

40,4% 33,3% 0,0% 100,0% 33,3% 0,0%0,0% 49,4%

285,7

Manpower GeneralExpenses

JuniorResearcher

Equipment Travels ExternalServices

Materials

Totale su 3 anni

Manpower: Two research collaborator (Nov. 2002 – July 2003): 24,160

KE

Equipment:Router Juniper M 10: 54,7 KE


54,5 27,0 0,0 0,0 5,0 0,0 0,0 86,5

200,0 85,7135,0 81,0 0,0 54,7 15,0 0,0 0,0

40,4% 33,3% 0,0% 100,0% 33,3% 0,0%0,0% 30,3%

285,7


JuniorResearcher


Materials

Totale su 3 anni


Second Year


26,0 27,0 0,0 0,0 5,0 0,0 0,0 58,0

200,0 85,7135,0 81,0 0,0 54,7 15,0 0,0 0,0

19,2% 33,3% 0,0% 0,0% 33,3% 0,0%0,0% 20,3%

285,7


JuniorResearcher


Materials

Totale su 3 anni


Third Year

Deliverables

• Draft - End of March 2003: Preliminary report on the set-up of the high-performance Diffserv over MPLS testbed

•Draft - May/June 2003: First technical report on the experimental activities carried out on the high performance Diffserv over MPLS testbed.

Telefonia DigitaleTelefonia Digitale

Reti dati a Reti dati a commutazione di commutazione di pacchettopacchetto

......

Optical Transport Optical Transport Networks : PDH, Networks : PDH, SDH and D-WDMSDH and D-WDM

CENTRO SERRA

D-WDMD-WDM

O-ADMO-ADM

SMARTPHOTONICS PMA32SMARTPHOTONICS PMA32

O-ADMO-ADM

O-ADMO-ADM

O-ADMO-ADM

Istituto di Scienze e Tecnologie Istituto di Scienze e Tecnologie dell’Informazione / Istituto di dell’Informazione / Istituto di

Informatica e TelematicaInformatica e Telematica

CNIT/S. AnnaCNIT/S. Anna

Laboratorio RetiLaboratorio RetiDipartimento Ing.Dipartimento Ing.dell’ Informazionedell’ Informazione

LANLAN

LANLAN

Network and Element ManagementNetwork and Element Management

Quality of Service

Rete Internet orientata al Best EffortFornire qualità del servizio significa:

– Suddividere il traffico in Classi di Servizio– Ciascuna Classe fornisce garanzie (throughput, delay jitter, ent-to-

end delay…)

Architetture proposte dall’IETF:– Integrated Services (IntServ): orientata ad una gestione del traffico

basata su microflussi legati a ciascun traffico utente

– Differentiated Services (DiffServ): orientata alla gestione tramite aggregati di traffico (macroflussi) dei flussi che richiedono lo stesso tipo di servizio

Architettura DiffServ

B B

B B

A A

A A

Border Router

Microflussi

B BB B

Aggregati

A AA A

B

A

Dominio DiffServ

Un gruppo di flussi aggregati in una Classe(individuata tramite DSCP)

fornisce scalabilità:• Aggregazione dei traffici sui router di frontiera

(border)• Processing solo degli aggregati all’interno del dominio

Architettura DiffServElementi router DiffServ

classifier shapermarker

meter

packetsforward

trafficconditioner

• Microflows IntServ

• IntServ over Diffserv: static or dynamic mapping over the pipe.• “Demultiplexing” of microflows on the destination Intserv Domain

• Best Effort Traffic

• COPS: the available resources are enough to admit a new flow?

• COPS/SNMP: Creation and configuration of the pipe (and

monitoring).

• COPS: Answer from the Bandwidth Broker

Topologia della rete Fase 1Comunedi Pisa

CNR-IIT

Fibonacci

Dip.Ing.Informazione

Centro Serra

Anello: ING, SERRA, FIBONACCI, CNR, CNIT, ING

(in grassetto sedi con apparati attivi)

1 CLUSTERGARR 100 Mbit/s

FASE 1

100 Mbit/s

3 CLUSTER

Comunedi Pisa

CNR- IIT

Fibonacci

Ingegneria

Centro Serra

Anello GRID.it: ING, SERRA, FIBONACCI, CNR, CNIT, ING (via Comune, Serra)

1 CLUSTER

3 CLUSTER

1 CLUSTER1 CLUSTER

GARR

Topologia della rete Fase 2-3

FASE 2-3

1 Gigabit/s100 Mbit/s

100 Mbit/s

MPLS e Traffic Engineering

Juniper M10

GARR

GARR

AdtechAX/4000

192.168.128.4/30

192.168.128.8/29

192.1

68.1

28.0

/30

Congestioned link

Dip. Ingegneria dell’Informazione

CNITLab. Naz, Reti Fotoniche

Juniper M10

CNR - IIT

Fibonacci

DiffServ over MPLS

Juniper M10

Dip. Ingegneria

Informazione

Juniper M10

CNR IIT

Juniper M10

CNIT – Lab. Naz.

Reti Fotoniche

AdtechAX/4000

192.168.128.4/30

192.168.128.8/29

192.1

68.1

28.0

/30

GARR

GARR

Fibonacci

Scheduler

EF

AF

BE

Classifier

Sorgente UDP

(Rude/Crude)

Testbed DiffServ METROCORE

CNR-IIT

Fibonacci

Ingegneria

Centro Serra

AdTechAX-4000 CNIT

• Streaming video server (MPEG 2)• Videoconferenza (VIC + RAT)

Sorgente UDP

(Rude/Crude)

Sorgente UDP

(Rude/Crude)

LAN 100Mb/s

LAN 100Mb/s

• Ricevitore stream video• Videoconferenza

• Attivazione modalità Line Monitor per le interfacce Gigabit Ethernet

Stream video + videoconferenza (Classe EF)

Traffico di disturbo (Classe BE)

Description of the technological choices and the approach used in WP2

1) Investigate the availability of the fiber optics necessary for the interconnection of the following sites

- DII (Dip. di Ingegneria dell’Informazione), University of Pisa- ISTI (Istituto di Scienza e Tecnologie dell’Informazione), CNR- CNIT Photonic Network Lab- DI (Dipartimento di Informatica), University of Pisa

2) Plan a first network infrastructure, with a ring topology at 1Gb/s, interconnecting the previous sites by means of M10 Juniper router

3) Define the IP addressing plan using private addresses; 4) Investigate the capabilities of a M10 Juniper router, particularly

as it concerns DiffServ and Active Queue Management, MPLS, RSVP-TE, OSPF; Label Distribution Protocol (LDP)

5) Analyse the QoS requirements of distributed/parallel computing applications (in collaboration with WP 8);

6) Perform a preliminary classification of the traffic generated by Grid Computing applications. Each type of network traffic will be mapped into a DiffServ class of service with a well-defined quality of service level. In particular, the Expedited Forwarding class (EF) could be used for distributed/parallel computing applications, whereas the Best Effort class (BE) could be used for bulk file transfer (gridFTP), data replication, etc.


7) Choice of the most suitable Active queue management strategy for each class of service:

· EF: droptail queues;· AF: Random Early Drop queues;· BE : droptail queues;8) Finally, we studied the features of the AST AX-

4000 Gigabit traffic generator/analyzer to use it as a traffic source and to perform traffic measurements.


Testbed DiffServ METROCORE

• Video Streaming MPEG2 su UDP, classificato come classe di servizio EF;

• Videoconferenza mediante software VIC e RAT, classificato come classe di servizio EF;

• Tre sorgenti di traffico di disturbo UDP, generato con software RUDE/CRUDE, classificato in classe di servizio BE;

Testbed DiffServ METROCOREAndamento del bitrate (in Kbit/sec) relativo al flusso di video streaming MPEG2, rilevato al ricevitore durante la prima prova sperimentale:

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

0 50 100 150 200 250 300 350

Broker GIS Scheduler

NetworkManagement

Plane

NetworkControlPlane

BandwidthBroker

Network

GRID

Function

DiffServ over MPLS per il GRID Computing

DiffServ

Permette di classificare i flussi dati in classi di servizio (EF, AF, BE) che soddisfano diversi requisiti prestazionali (jitter, delay, bandwidth, loss)

MPLS Permette la realizzazione di un piano di forwarding unico per tutta la rete e l’introduzione di tecniche di Traffic Engineering e di Fast ReRouting

Otteniamo così un’architettura di rete che bene si adatta a trattare problematiche varie e non standard come quelle introdotte da una rete di Grid Computing per la sua elevata scalabilità ed adattabilità alle varie tipologie di traffico.

Coordinamento con gli altri WP

• Input Caratterizzazione del traffico generato dalle applicazioni di GRID

computing Determinazione dei requisiti di QoS Mappa dei siti coinvolti nell’utilizzo delle singole applicazioni (VPN over

MPLS)

• “Conditio sine qua non” per il corretto funzionamento della rete Gestione coordinata degli apparati attivi sul testbed di GRID Computing

Per una futura estensione del testbed metropolitano a tutti i siti del progetto “Grid.it” occorrerà avere una visione globale delle loro modalità di accesso alla rete e intervenire sulla configurazione degli apparati attivi (router) utilizzati per il collegamento alla rete.

Documents

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