Étude quantitative des mécanismes d'équilibrage de charge dans les systèmes de programmation pour le calcul parallèle

Quantitative study of load-balancing mechanisms in parallel computing systems

• Auteur / Autrice : Martha Rosa Castañeda Retiz
• Direction : Brigitte Plateau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Grenoble INPG
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale mathématiques, sciences et technologies de l'information, informatique (Grenoble199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de modélisation et calcul (Grenoble1995-2007) - Informatique et distribution (Grenoble1999-2007)

Mots clés

Mots clés libres

Sciences et techniques

Informatique, automatique théorique, systèmes

Parallélisme

Ordonnancement

Equilibrage charge

Evaluation performance

Parallelism

Scheduling

Load balancing

Performance evaluation

Résumé

Cette thèse se concentre sur l'évaluation des performances des mécanismes d'équilibrage de charge. Pour l'utilisation efficace d'une architecture parallèle, il est nécessaire de développer des techniques de régulation de charge appropriées. Nous étudions en détail le problème de l'ordonnancement dynamique d'une application parallèle. Les fonctionnalités d'un ordonnanceur générique sont analysées et son implémentation dans le système Athapascan est décrit. Athapascan est un environnement de programmation pour les applications parallèles irrégulières. La structure de l'ordonnanceur permet l'implémentation de différents algorithmes d'équilibrage de charge. Pour étudier les différentes stratégies d'équilibrage et comparer leurs performances nous proposons une méthodologie. Nous avons construit des modèles de programmes synthétiques avec un caractère dynamique et aléatoire, à partir desquels nous avons établi un jeu d'essai. Nous avons choisi d'étudier les effets simultanés des différents paramètres des ordonnanceurs et de la charge synthétique. Une planification factorielle a été choisie parce qu'elle permet une vision globale de l'influence des différents paramètres. Les tests sont effectués sur une machine SP1-IBM. Deux méthodes d'analyse de données multivariée sont utilisées, l'analyse en composantes principales et la régression multiple. L'interprétation des modèles linéaires obtenus permet de comprendre le comportement de chaque ordonnanceur et l'influence de ses paramètres par rapport à la charge applicative

The aim of this thesis is the performance evaluation of the the load-balancing mechanisms. The development of load balancing techniques is necessary in order to obtain an effective use of a parallel architecture. We study the problem of the dynamic scheduling of a parallel application. We start with the analysis of the functionalities of a generic scheduler and its implementation in the Athapascan system. Athapascan is a multithreaded system for parallel applications. The structure of the schedule gives the possibility of different algorithms of load balancing. We propose a methodology for a quantitative evaluation of the different algorithms of load balancing. We built a benchmark of synthetic algorithms with dynamic and random features. We study the combined effects of all the parameters of the schedule and of the synthetic load. A factorial design has been choosen because it permits a global view of the influence of the different parameters. Our benchmark has been carried out on a SP1-IBM computer. We used two different methods to analyze our results: the principal components analyses (ACP) and the multilinear regression. The linear models obtained from the analysis give us the possibility of understanding the behavior of every schedule and the influence of its parameters with respect to the synthetic load