Patente 8266089B2 / Solicitud 13-570898 / RH Systems. Las potenciales aplicaciones.

Entrada en construcción.

Las potenciales aplicaciones de los resultados de la patente ya concedida y de la solicitud pendiente están claras: las redes de interconexión.

Nota. Los sistemas RH son una propuesta ingenieril propia, posterior a las patentes, de redes basadas en Digrafos de Cayley en las que todas las comunicaciones se realizan mediante recorridos hamiltonianos. Obviamente son sólo una de las posibles aplicaciones ingenieriles de los resultados de la patente ya concedida y solicitud pendiente .  Fin de nota.   Fin de nota.

Como es bien conocido estas, es decir las redes de interconexión, se utilizan como medio de comunicación en sistemas informáticos multinodos. Los nodos de la red pueden ser procesadores, unidades de memoria, sensores o incluso periféricos de salida. También una combinación de cualquiera de estos elementos.  

A continuación algunos de los sistemas multinodos (reales) en los que los resultados de la patente y solicitud podrían tener aplicaciones. En esta edición reseñamos todas las potenciales aplicaciones y nos centramos en la recopilación de enlaces y extractos en una que no habíamos considerado antes, los data centers.

El lector debe de tener en cuenta que aunque algunas de las aplicaciones son reales (es decir se han implementado en sistemas reales), otras serán puramente académicas, teóricas, muy alejadas del frente de aplicaciones reales.

los sistemas HPC o supercomputadores. Ya hemos tratado ampliamente este tema en el blog desde sus inicios. No redundamos en esta entrada.

los centros de datos o datacenters, en los que cada nodo de la red representaría a un servidor. Debido a su crecimiento (es decir al incorporar los centros de datos cada vez más  servidores) cada vez necesiten redes de interconexión más sofisticadas y complejas. Este sector está  muy vinculado a Internet. De hecho los datacenters constituyen básicamente el soporte hardware de Internet. Internet es básicamente una red de datacenters. Un buen documento (enfoque más de organización industrial que tecnológico) sobre el futuro de Internet, de mayo de 2014, elaborado por Arthur D. Little. Incluye un gráfico con la cadena de valor del sector: content and application providers, es decir los data centers; IP transit providers; interconnection exchanges; content distribution providers; terminating ISPs. Por determinados motivos, pensaba que las potenciales aplicaciones de mis resultados a este campo eran limitadas, pero muy recientemente he caído en la cuenta que no es así (me refiero a los Data Centers). En la segunda parte de la entrada compilamos enlaces y extractamos lo más relevante de estos para el tema que nos ocupa.

–las redes P2P.

las redes de sensores. Las redes de sensores suelen ser wireless. Es un campo bastante nuevo que se investiga activamente pero de momento pequeño en términos de volumen de negocio (0,45 billones de usd en 2012 y se estima que tendrá un mercado de unos 2 billones en 2020; se esperan aplicaciones en el dominio militar (seguimiento de movimientos del enemigo), medioambiental (predicción de catástrofes naturales), sanidad (seguimiento de pacientes) y seguridad civil, hogar, agricultura de precisión etc…). Recuerdo haber visto que sí que se utilizaban en ocasiones los grafos de Cayley para modelarlas. Y las aplicaciones de los recorridos hamiltonianos son evidentes: al pasar por todos los sensores se puede enviar una información global sobre el estado de la variable o parámetro que los sensores están midiendo. También son evidentes en mi opinión las aplicaciones de los sistemas RH, en los que varios recorridos hamiltonianos recorren a la vez la red. Por ejemplo si un sensor mide varias variables cada recorrido podría agregar los datos de cada variable. Para más detalles se puede ver este corto artículo de tipo survey de 2014. Y otra survey, sobre métodos  de enrutamiento. Un ejemplo de uso de Grafos de Cayley (por cierto de grado 4) en este tipo de redes. Y otro ejemplo: New Approach Construction for Wireless ZigBee Sensor Based on Embedding Pancake Graphs. Zigbee es la convención para los protocoles de redes wireless.

–mobile ad hoc networks. ¿ Aplicaciones ? 

el internet de las cosas.

los sistemas multicore. Realmente al día de hoy todavía se fabrican con un numero de núcleos reducido, pero la tendencia industrial es robusta (no queda más remedio que seguir esta línea), tal y como analizamos en diversas entradas hace meses, y se piensa que seguirá una trayectoria exponencial similar a la de la “ley de Moore”.  Por lo tanto en pocos años se necesitarán también aquí redes de interconexión cada vez más sofisticadas.

–las Network on Chip o NoCs.

Hasta ahora de cara a las aplicaciones me había centrado sobre todo en los sistemas HPC o supercomputadores, pero estoy viendo que, por ejemplo, los data centers son también un potencial campo  de aplicaciones muy interesante. A continuación algunos enlaces con datos que abonan esta impresión:

a) 2014. Cayley-Graph-based Data Centers and Space Requirements of a Routing Scheme using Automata Miguel Camelo, Lluis Fabrega and Pere Vila BroadBand Communication and Distributed System (BCDS) Universidad of Girona, Spain Dimitri Papadimitriou Alcatel-Lucent Bell, Belgium

Design new CG DC with good properties in terms of throughput, delay, robustness, etc., and compact representation by automata

Conclusión, al igual que para sistemas HPC o supercomputadores, se están proponiendo redes de interconexión en base a Grafos de Cayley.  En el artículo se centran en el problema del camino más corto.

b) Los datacenters también pueden ser wireless y sus redes también se pueden modelar por grafos de Cayley.

On the Feasibility of Completely Wireless Data Centers

Abstract.

Conventional data centers, based on wired networks, entail high wiring costs, suffer from performance bottlenecks, and have low resilience to network failures. In this paper, we investigate a radically new methodology for building wire-free data centers based on emerging 60GHz RF technology. We propose a novel rack design and a resulting network topology inspired by Cayley graphs that provide a dense interconnect. Our exploration of the resulting design space shows that wireless data centers built with this methodology can potentially attain higher aggregate bandwidth, lower latency, and substantially higher fault tolerance than a conventional wired data center while improving ease of construction and maintenance.

c) Un libro reciente  indirectamente relacionado con el tema que nos ocupa: Distributed and Cloud Computing: From Parallel Processing to the Internet of Things Escrito por Kai Hwang,Jack Dongarra,Geoffrey C. Fox. 2012. 

d) Recién salido del horno.

HAMILTONIAN PROPERTIES OF DCELL NETWORKS XI WANG, ALEJANDRO ERICKSON, JIANXI FAN, AND XIAOHUA JIA

Some content from this paper:

Data centers are critical to the business of companies such as Amazon, Google, Facebook, and Microsoft. These and other corporations operate data centers with hundreds of thousands of servers. Their operations are important to offer both many on-line applications such as web search, on-line gaming, email, cloud storage, and infrastructure services such as GFS [7], Map-reduce [3], and Dryad [10]. The growth in demand for such services has lately exceeded the growth in performance afforded by existing data center technology and topology. In particular, we are faced by the challenge of interconnecting a large number of servers in one data center, at a low cost, and without compromising performance. Toward this end, Al-Fares et al. [1] introduced the idea of replacing high-end networking hardware with commodity switches in a data center network called Fat-tree. Concurrently, Guo et al. proposed a server-centric data center network called DCell [9], wherein the commodity switches have no intelligence at all, and all of the routing intelligence is restricted to the servers. 

DCell is particularly apt to handle a very large number of servers, even on the order of millions. It scales double exponentially in the number of ports in each server, it has high network capacity, large bisection width, small diameter, and high fault-tolerance. DCell only requires mini-switches and can support a scalable routing algorithm. DCell is part of a class of data center network designs that evolved from parallel computing interconnects (see [15]), where Hamiltonian cycles and paths are commonly used for making low congestion and deadlock-free message broadcasts (e.g [16, 19]). Although the applications and traffic of high performance parallel computing and data center networks differ from each other, broadcasts are likely to be used in a data center in order to update information about the network, perform distributed computations, etc. For example, broadcasting is implemented both in DCell and BCube [8]. It is natural to consider Hamiltonian broadcast schemes in such server-centric data centres, especially when slower broadcasts are acceptable and bandwidth conservation is critical. It is well known that there is no nontrivial necessary and sufficient condition for a graph to be Hamiltonian, and that finding a Hamiltonian cycle or path is NPComplete [6, 11]. Therefore, a large amount of research on Hamiltonicity focuses on different special networks

 

Terms and conditions: 1. Any commenter of this blog agrees to transfer the copy right of his comments to the blogger. 2. RSS readers and / or aggregators that captures the content of this blog (posts or comments) are forbidden. These actions will be subject to the DMCA notice-and-takedown rules and will be legally pursued by the proprietor of the blog.

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s


A %d blogueros les gusta esto: