Teste de transmissão e latência da rede: à espera dos dados do LSST

18 de dezembro de 2019 | LIneA

Os times da Rede Nacional de Ensino e Pesquisa (RNP), do Laboratório Interinstitucional de e-Astronomia (LIneA) e do Laboratório Nacional de Computação Científica (LNCC) uniram esforços para avaliar o desempenho da rede entre dois locais estratégicos de geração e distribuição dos dados do projeto LSST, um em Santiago no Chile e o outro em Illinois nos Estados Unidos. Esta avaliação é parte do trabalho contínuo de preparação para o projeto LSST, que necessitará fazer transferências internacionais de grandes quantidades de dados resultantes de observações.

Entre os objetivos da colaboração estavam a realização de medição de desempenho de rede entre o equipamento do LIneA instalado no LNCC e os pontos de acesso de dados do LSST, sendo um no ponto de presença da RedClara em Santiago e o outro no National Center for Supercomputing Applications (NCSA). Este último ponto nos Estados Unidos é o local principal de distribuição dos dados. Também foi avaliado o estado atual das conexões internacionais da rede de pesquisa brasileira mantida pela RNP e atualização da interação com os times de TI envolvidos na colaboração do LSST.

Para a realização dos testes foi utilizada uma ferramenta chamada PerfSonar, que permite a execução de testes de desempenho entre pontos da rede que tenham a ferramenta instalada. Abaixo se encontra uma figura que representa a topologia dos testes realizados.

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Figura 1: Topologia dos testes

Na conexão entre LIneA /LNCC e Santiago (destacada em vermelho na Figura 1) o servidor reservado para realização dos testes não estava acessível publicamente por questões de segurança. Para solucionar essa restrição, a RNP utilizou um serviço de circuitos virtuais sob demanda conhecido como Cipó, que permitiu conectar o servidor no LIneA /LNCC ao servidor da RedClara em Santiago como se ambos estivessem na mesma rede local. A conexão entre LIneA /LNCC e NCSA (em preto na Figura 1) foi viabilizada da forma pública tradicional via redes acadêmicas da RNP (BR), RedClara /Amlight e Internet2 (EUA).

Dois tipos de testes foram realizados, um para medir taxa de transferência e outro focado em medir a latência. Os testes de taxa de transferência mediram a quantidade de dados que podem ser transmitidos por segundo, dado que a capacidade máxima da conexão para o teste era de 10Gb/s, sendo que quanto mais próximo desta taxa melhor a utilização da banda.

Abaixo estão gráficos com resultados de testes de taxa de transferência usando o protocolo UDP e TCP. Os termos “jumbo” e “normal” referem-se ao tamanho do arquivo, ou seja, a quantidade de dados enviados por cada pacote transferido na rede, sendo pacotes normais de 1500 bytes e pacotes jumbo de 9000 bytes.

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Figura 2: Medições máximas de taxa de transferência com protocolo UDP
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Figura 3: Medições máximas de taxa de transferência com protocolo TCP

Já os testes de latência medem o quão rápido os dados transmitidos vão da origem até o destino, medido em ms (milisegundos). Quanto menor o valor atingido, mais rápido os dados são transmitidos. As ferramentas de medição mostraram uma latência na casa dos 150 ms na conexão entre LIneA /LNCC e NCSA e 55 ms para a conexão LIneA /LNCC e Santiago, durante o período de testes.

Os resultados apresentados nas figuras 2 e 3 indicaram que a comunicação entre LIneA /LNCC e Santiago (RedClara) via serviço Cipó atendeu as expectativas em relação a taxa de transferência atingida em ambos os sentidos que foi de aproximadamente 8Gb/s e mostrou ser uma opção bastante viável para o download de dados de observação do LSST, devido à menor proximidade (latência) com o Brasil.

Com relação ao sentido de transferência de maior interesse para baixar os dados do LSST (do NCSA/USA para o LIneA /LNCC), as taxas atingidas de aproximadamente 7 Gb/s com ambos os protocolos foram bastante satisfatórias, considerando-se a alta latência e a distância entre as instituições. Isso prova que estamos na direção correta para suportar as necessidades de transferência de dados do LSST. A conclusão final é de que os testes atingiram todos os objetivos esperados.

LIneA e o INCT do e-Universo tem como missão apoiar a participação de pesquisadores associados a instituições brasileiras em grandes levantamentos astronômicos, como os projetos Dark Energy Survey (DES), Sloan Digital Sky Survey (SDSS), Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), e o LargeSynoptic Survey Telescope (LSST). O LIneA, criado em 2010, é um laboratório apoiado pelo Observatório Nacional (ON), pelo Laboratório Nacional de Computação Científica (LNCC) e pela Rede Nacional de Ensino e Pesquisa (RNP). As atividades do LIneA vem sendo apoiadas ao longo dos anos pelo MCTIC, FINEP, FAPERJ, FAPERGS e a FAPESP. O programa INCT tem o apoio do CNPq, CAPES, e FAPERJ.

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