Analyse et modélisation des communications concurrentes dans les réseaux haute performance

par Maxime Martinasso

Thèse de doctorat en Informatique. Systèmes et communications

Sous la direction de Jean-François Méhaut et de Pascale Rossé-Laurent.

Soutenue en 2007

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .


  • Résumé

    La croissance des capacités de calcul des processeurs se poursuit, non plus par l'augmentation des fréquences d'horloge, mais par la multiplication d'unités de traitement (coeur) au sein des chips. Cette augmentation du nombre de coeurs par processeur induit un partage des autres omposants de la machine entre les différentes requêtes. En outre, les applications parallèles provenant du calcul scientifique s'efforcent d'exploiter au maximum les ressources d'une architecture parallèle. La compréhension du partage de ressource devient un des défis majeurs pour utiliser efficacement ces architectures. Ces nouveaux comportements de partage de ressources, ainsi produits, sont difficiles à interpréter et à prédire. Dans cette thèse, nous avons étudié le problème du partage du réseau. Les grappes de calcul utilisent des réseaux dédiés tels que Gigabit Ethernet, Myrinet ou Quadrics. L'exécution simultanée des tâches d'une application entraîne des accès concurrents sur la ressource réseau. Leurs effets conduisent à une perte de performance qui découle du partage de la bande passante réseau entre communications. Suivant ce contexte, nous présentons une analyse fine des comportements concurrents sur les architectures : Quadrics, Myrinet et Gigabit Ethernet. Cette analyse conduit à la définition de modèles prédictifs basés sur la notion de partage de la bande passante. En outre, nous montons que l'intégration de ces modèles dans une simulation permet de prédire les impacts dûs à la concurrence entre communications MPI résultantes de l'exécution d'applications scientifiques. La prédiction des comportements concurrents donne lieu, au niveau scientifique et technique, à une meilleure connaissance des besoins des applications et, au niveau industriel, à la proposition de solutions de grappes adaptées aux besoins de leurs clientèles


  • Résumé

    Improving processor capabilities by increasing the number of cores produces sharing effects over computer components among core requests. Furthermore, parallel applications from scientific fields attempt to fully exploit the resources of parallel architectures. Therefore, understanding resource-sharing phenomenon becomes one major issue for actual parallel architectures. These new behaviours of resource sharing are hard to analyse and to predict. In this work, we study the problem of network sharing. Clusters use dedicated high performance networks such as Gigabit Ethernet, Myrinet or Quadrics. Simultaneous executions of application tasks create concurrent access over the network. Their effects lead to performance leaks because of bandwidth network segmentation among communications. In this context, we present a deep analysis of concurrent behaviours for Quadrics, Myrinet and Gigabit Ethernet. This analysis aims to the definition of predictive models based on the concept of bandwidth sharing. In addition, we integrate such models in a simulation process for predicting concurrent communication impacts resulting of scientific application runs. Predicting concurrent behaviour leads, in scientific and technologic areas, to a better knowledge of application needs and, in industrial context, to advance cluster solutions adjusted to customer requirements

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Informations

  • Détails : 1 vol. (175 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 169-175

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS07/GRE1/0059/D
  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible sous forme de reproduction pour le PEB
  • Cote : TS07/GRE1/0059
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