Étude et amélioration de la performance des serveurs de données pour les architectures multi-cœurs

Improving the performance of data servers on multicore architectures

• Auteur / Autrice : Fabien Gaud
• Direction : Jean-Bernard Stefani, Renaud Lachaize, Vivien Quéma
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale mathématiques, sciences et technologies de l'information, informatique (Grenoble199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'informatique de Grenoble
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Equipe-projet Architecture de systèmes réflexifs pour les environnements distribués (Montbonnot, Isère2002-2012)
• Jury : Président / Présidente : Pierre Sens
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gilles Muller
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pascal Felber, Gilles Grimaud

Mots clés

Mots clés contrôlés

NUMA (informatique)

Traitement réparti

Serveurs (informatique)

Mots clés libres

Architectures multi-cœurs

Architectures NUMA

Performance des serveurs de données

Vol de tâches

Serveurs Web

Serveur de fichiers

Apache

Analyse de performance

Multicore architectures

NUMA architectures

Data server performance

Event-driven programming

Workstealing

Web servers

File servers

Apache

Performance analysis

Résumé

Cette thèse s'intéresse à la performance des serveurs de données sur les architectures multi-cœurs. Nous avons choisi d'étudier ce problème sous deux aspects différents. Premièrement, nous étudions un support d'exécution événementiel. Nous montrons notamment que le mécanisme de vol de tâches, utilisé pour équilibrer la charge entre les cœurs, peut pénaliser la performance d'un serveur Web. Nous proposons donc diverses optimisations pour améliorer les performances de ce mécanisme sur les processeurs multi-cœurs. Deuxièmement, nous étudions la performance du serveur Web Apache, exploitant à la fois un ensemble de threads et de processus, sur une architecture multi-cœurs NUMA. Nous montrons notamment que, sous une charge réaliste, ce serveur Web ne passe pas idéalement à l'échelle. Grâce à une analyse détaillée des coûts, nous déterminons les raisons de ce manque de passage à l'échelle et présentons un ensemble de propositions visant à améliorer la performance de ce serveur sur une architecture NUMA.

This thesis focuses on data servers performance on multicore architectures. We study two different aspects of this problematic. First, we benchmark an event-driven multicore runtime. We especially show that the workstealing mechanism used for load balancing may sometimes degrade the performance of data servers. Consequently, we introduce a new runtime and new heuristics to improve the workstealing behavior. Second, we study the performance of the Apache Web server, which uses both threads and processes, on a NUMA architecture. We show that this Web server does not perfectly scale under a realistic workload. Thanks to a detailed analysis of costs using both hardware and software profiling, we determine the reasons of this lack of scalability and we present different propositions to improve the web server performance on NUMA architectures.