Fatiamento de WANs para Ciência de Dados Intensiva: Implantação, Experimentos e Avaliação de Desempenho
Nome: EDGARD DA CUNHA PONTES
Data de publicação: 20/12/2024
Banca:
Nome |
Papel |
|---|---|
| MAGNOS MARTINELLO | Presidente |
| MOISES RENATO NUNES RIBEIRO | Coorientador |
| RAFAEL SILVA GUIMARÃES | Examinador Externo |
| RODOLFO DA SILVA VILLACA | Examinador Interno |
Resumo: Este trabalho investiga a eficiência no transporte de grandes volumes de dados científicos
no contexto de Ciência de Dados Intensiva (em inglês, “Data-Intensive Science” – DIS),
com foco no uso de WANs fatiadas. Essas redes oferecem uma solução promissora para
atender à flexibilidade e controle granular necessários na transferência de grandes volumes
de dados científicos, superando as limitações das WANs tradicionais, permitindo a criação
de fatias virtuais, isoladas e personalizáveis para diferentes requisitos de desempenho e
segurança.
A pesquisa utiliza o FABRIC Testbed, uma plataforma experimental nos EUA, para simular
cenários realistas de redes DIS, explorando dois cenários principais: transferência de dados
por caminho único e multicaminho em uma WAN fatiada. A metodologia experimental
emprega o iPerf3 para gerar e transferir fluxos de dados TCP dentro das fatias de rede,
coletando métricas como throughput, tempo de conclusão e retransmissões para avaliar
diferentes configurações e algoritmos.
Um foco central é a análise de algoritmos de controle de congestionamento TCP, compa-
rando BBR e Cubic. Os resultados mostram que o BBR supera o Cubic em cenários com
buffers pequenos e RTTs curtos a médios, exibindo maior eficiência. O estudo também
investiga o impacto de parâmetros como tamanho de buffer, latência, multiplexação de
fluxos e alocação de largura de banda, destacando como sua otimização maximiza th-
roughput e reduz o tempo de transferência. No contexto multicaminho, a pesquisa analisa
o impacto da alocação de largura de banda em diferentes caminhos usando o algoritmo
ECMP. Os resultados indicam que a proporção de largura de banda atribuída a cada
caminho impacta significativamente o tempo de conclusão dos fluxos e o desempenho geral,
fornecendo diretrizes para otimizar a engenharia de tráfego em WANs multicaminho.
As contribuições incluem: (1) uma avaliação do desempenho de BBR e Cubic em redes
DIS, (2) análise dos efeitos de parâmetros-chave da rede na eficiência da transferência, (3)
estudo de estratégias de roteamento multicaminho em WANs fatiadas, e (4) recomendações
práticas para otimizar o transporte de dados em sistemas DIS. Essas descobertas são
relevantes para cientistas, engenheiros de rede e provedores de serviços interessados em
redes de alto desempenho.
O estudo demonstra que os recursos do FABRIC Testbed possibilitam a sua utilização
como uma ferramenta robusta para experimentos reprodutíveis e inovação em redes,
especialmente em aplicações de transferência de dados massivos. Aponta ainda para
futuras pesquisas, como a avaliação de algoritmos mais recentes, como BBRv3 e QUIC,
além do uso de recursos avançados do FABRIC, incluindo SmartNICs, FPGAs e GPUs,
para maior desempenho e programabilidade.
