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Dos grupos españoles reducen los atascos en las redes de centros de datos de Huawei

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En 2014, el gigante tecnológico Huawei había detectado una serie de problemas en sus redes de información, que provocaban congestión en centros de datos. Entonces se pusieron a revisar publicaciones científicas de grupos de todo el mundo, que les pudieran dar la clave para agilizar los flujos de datos en grandes centros de supercomputación.

Así fue como esta multinacional china conoció al grupo de investigación Redes y Arquitecturas de Alto Rendimiento (RAAP) de la Universidad de Castilla-La Mancha (UCLM). En un principio, especialistas de Huawei intentaron dar solución a su problema con las redes, sin embargo no dieron con la tecla, así que la empresa tecnológica se puso en contacto directamente con este grupo de investigación, para pedirles el desarrollo de una solución a medida, a partir de los trabajos de ciencia básica publicados en revistas especializadas.

UCLM y UPV, mano a mano para mejorar las redes de Huawei

Así comenzó la relación entre este grupo de investigación y Huawei, que ahora se consolida con un convenio entre la firma china, la UCLM y Politécnica de Valencia (UPV), para la puesta en marcha de la primera unidad de investigación e innovación conjunta que la multinacional ha impulsado en España.

El convenio tiene una duración de cuatro años, prorrogable por otro cuatro más, y cuenta con una financiación de 1,5 millones euros, para el desarrollo de soluciones de software que faciliten el flujo de información en grandes centros de datos y en sistemas de supercomputación.

Artículos científicos de primera línea

El grupo RAAP, que tiene su centro de operaciones en la Escuela Superior de Ingeniería Informática de Albacete, está dirigido por Francisco José Quiles; y el de Aplicaciones Paralelas de la UPV, por José Duato. Ambos equipos llevan tiempo colaborando en proyectos conjunto y sus trabajos en la gestión de este tipo de redes los sitúan entre lo más avanzados del mundo, de ahí que el gigante chino de las telecomunicaciones, que fabrica la mayor parte de los móviles Android que hay en España, se fijara en ellos.

“Huawei estaba desarrollando un nuevo mecanismo de control de congestión para RoCE, una versión de muy altas prestaciones de la popular red Ethernet. Tras encontrar en la bibliografía publicaciones conjuntas de la UCLM y la UPV de los años 2005-07 en las que se proponía un nuevo mecanismo de control de congestión mucho más efectivo que los anteriormente existentes, los responsables de esta línea en la multinacional china decidieron hacer una visita a estos grupos de investigación españoles”, explica Francisco José Quiles.

Cuatro proyectos de investigación con Huawei

Desde aquella primera visita se han completado de forma conjunta tres proyectos de investigación, y se está terminando de ejecutar un cuarto, que es el primero que se desarrolla una vez creada la unidad de investigación e innovación, y cuya financiación por tanto corre ya a cargo de los presupuestos para dicha unidad. Sin embargo, por motivos de confidencialidad, no se ha podido dar a conocer hasta ahora, una vez que Huawei hiciera pública esta colaboración mediante una presentación en el online Huawei HPC Workshop 2020 (28 al 30 de octubre de 2020), seguida de otra presentación en el Huawei 2020 Networking World – DCN Technology Workshop (12 y 13 de noviembre de 2020).

Flujo de datos creciente

El interés de Huawei por reforzarse en esta parcela tecnológica responde a las cada vez más elevadas demandas de información por parte de los usuarios. Por ejemplo, bancos, universidades, grandes centros de investigación y administraciones públicas, entre otras muchas entidades, tienen sus propios sistemas de supercomputación. Básicamente, se trata de un conjunto de procesadores que trabajan de manera colaborativa, es decir, ponen toda su capacidad computacional para un mismo fin. De esta manera se pueden afrontar problemas de gran entidad, que un ordenador de sobremesa, por muy potente que sea, no puede asumir o, de hacerlo, tardaría demasiado tiempo.

Los ordenadores que integran estos centros de datos están interconectados entre sí por un conjunto de redes. ¿Qué ocurre? Pues al igual que en las grandes arterias de comunicación de las ciudades, éstos también se congestionan, se producen atascos de paquetes de información, que ralentizan el trabajo.

Y es justamente en esa parte en la que entran estos dos grupos de investigación de la UCLM y la UPV, en la solución de los problemas de congestión de este tipo de redes.

Escenarios de futuro planteados por Huawei

La dinámica de trabajo se basa en escenarios de futuro. Huawei plantea una serie de situaciones de conflicto en las redes de los centros de datos, que complicaría su funcionamiento y la distribución adecuada de la información. Entonces, los investigadores de ambas universidades españolas simulan las situaciones, las modelas, las estudian hasta el más mínimo detalle, para detectar posibles problemas.

Una vez identificadas las congestiones en el flujo de datos se ponen manos a la obra en el desarrollo de soluciones que faciliten el trabajo de estos superordenadores. Y finalmente es la empresa la que decide cómo aplicarlas en sus centros de datos.

Arquitectura de redes de centros de datos

El trabajo de estos grupos españoles para Huawei se realiza desde un punto de vista arquitectónico, para diseñar el comportamiento que debe tener la red y los componentes con los que debe contar, y no tanto en el diseño de los elementos que la integran.

Pedro Javier García compara su trabajo con el que realizan los diseñadores de la red de carreteras, que definen dónde deben estar los cruces, las rotondas, el número de semáforos… para evitar que se produzcan atascos. Ellos hacen lo mismo, pero, en vez de cruces y rotondas, ubican nodos, definen el orden de entrada de la información procedente de los procesadores, entre otros muchos elementos propios del transporte de la información.

Previeron la congestión de redes antes que ningún otro grupo

Francisco Quiles explicó a Nova Ciencia que el éxito actual se debe a la obstinación y que tanto su equipo como el de José Duato “se adelantaron a su tiempo, al prever que las redes se saturarían”. En aquellos años, los problemas de congestión de redes se solucionaban sobredimensionándolas, siguiendo con el símil de las carreteras, sería como incrementar el número de carriles de una autovía.

Esta solución era energéticamente muy costosa, pero en aquel entonces esto no suponía un gran problema, ya que los centros de datos no tenían que dar respuesta a la enorme demanda de información que hay en la actualidad. Estos grupos de la UCLM y la UPV apostaron por solucionar los atascos de información mediante arquitecturas más eficientes, algo que les valió la incomprensión de muchos colegas.

El tiempo les ha dado la razón, porque la demanda de información hace que las redes se saturen con facilidad. Esto incrementa el tiempo de cómputo y, por tanto, el gasto energético, un factor a tener muy en cuenta, que los centros de datos consumen el 20 por ciento de la electricidad demandada a nivel mundial. De ahí que quienes diseñan estos centros de datos necesitan soluciones que agilicen los procesos.

Los investigadores del grupo RAAP admiten que la colaboración con Huawei les ha aportado, además, una visión global del mercado, que les ayuda a encauzar mejor sus investigaciones, a abordar la transferencia de conocimiento de una manera mucho más efectiva.

Y son conscientes de la trascendencia de su trabajo, ya que Huawei es uno de los mayores fabricantes de centros de datos, sistemas utilizados por todos continuamente cuando se consulta un buscador, se cuelga una foto en redes sociales, se consulta el correo o se compra en alguna plataforma de comercio electrónico. Su trabajo contribuye a que la respuesta sea prácticamente instantánea.

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