Efficacité énergétique dans le calcul très haute performance : application à la tolérance aux pannes et à la diffusion de données

Energy efficiency in very high-performance computing : application to fault tolerance and data broadcasting

• Auteur / Autrice : Mohammed El Mehdi Diouri
• Direction : Isabelle Guérin-Lassous
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 27/09/2013
• Etablissement(s) : Lyon, École normale supérieure
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale en Informatique et Mathématiques de Lyon (2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de l'informatique du parallélisme (Lyon ; 1988-....) - AVALON / LIP Lyon / Inria Grenoble Rhône-Alpes
• Jury : Président / Présidente : Jean-François Méhaut
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Isabelle Guérin-Lassous, Jean-François Méhaut, Christophe Cérin, Pierre Sens, Laurent Lefèvre, Olivier Glück
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christophe Cérin, Pierre Sens

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ordonnancement (informatique)

Tolérance aux fautes (informatique)

Calcul intensif (informatique)

Évaluation énergétique

Mots clés libres

Évaluation énergétique

Efficacité énergétique

Calcul intensif (informatique)

Tolérance aux pannes

Diffusion de données

Ordonnancement (informatique)

Energy evaluation

Energy efficiency

High performance computing

Fault tolerance

Data broadcasting

Scheduling

Résumé

Les infrastructures de calcul très haute performance ont connu une croissance rapide en particulier ces dernières années. Cette croissance a toujours été motivée par les besoins accrus en puissance de calcul qu'expriment les scientifiques dans divers domaines. Cependant, ces systèmes devenus de plus en plus larges constituent de gros consommateurs d'électricité et consomment déjà plusieurs mégawatts. Afin de consommer ''moins'' et ''mieux'', nous avons proposé un environnement logiciel qui d'une part, permet de choisir avant de pré-exécuter l'application, les versions de services applicatifs consommant le moins d'énergie, et qui d'autre part, repose sur une grille électrique intelligente pour planifier les réservations des ressources de calcul de ces infrastructures. Cet environnement, appelé SESAMES, a été adapté à deux services applicatifs indispensables au calcul très haute performance : la tolérance aux pannes et la diffusion de données. Des validations expérimentales ont montré que l'on peut réduire la consommation énergétique de chacun des deux services étudiés en s'appuyant sur les estimations énergétiques précises fournies par SESAMES pour n'importe quel contexte d'exécution et pour n'importe quelle plate-forme dotée de wattmètres. Notre méthodologie d'estimation repose sur une description du contexte d'exécution et sur une calibration de la plate-forme d'exécution basée sur la collecte de mesures énergétiques. Des simulations ont démontré que l'ordonnanceur multi-critères des réservations de ressources proposé dans SESAMES, permet de réduire à la fois la consommation énergétique, le coût financier et l'impact environnemental de ces réservations, tout en respectant les contraintes imposées par l'utilisateur et le fournisseur d'énergie.

High performance computing (HPC) infrastructures have experienced a rapid growth, particularly these last years. This growth has been driven by the increased need in terms of computational power expressed by scientists in various fields. However, their increasing size makes them important electricity consumers since they already consume several megawatts. In order to consume "less" and better", we proposed a framework which permits to choose the less consuming versions of the services before pre-executing the application. In addition, our framework relies on a smart grid in order to schedule resource reservations on these computing infrastructures. This framework, called SESAMES, is adapted to two services required in high performance computing: fault tolerance and data broadcasting. Experimental validations have shown that we can reduce the energy consumption of both services by relying on accurate energy estimations provided by SESAMES for any execution context and for any platform equipped with wattmeters. Our estimation methodology is based on a description of the execution context and on a platform calibration that consists of gathering energy measurements. Simulations have shown that the multi-criteria reservation scheduler proposed in SESAMES, simultaneously reduces the energy consumption, the financial cost and the environmental impact of these reservations, while respecting the constraints imposed by the user and the energy supplier.