Predicción de Perfiles de Comportamiento de Aplicaciones Científicas en Nodos Multicore

Abstract

Con la llegada de una amplia variedad de arquitecturas multicore (NUMA, UMA), seleccionar la mejor configuración del nodo de cómputo para una cierta aplicación paralela de memoria compartida, se convierte en la actualidad en un gran reto. Nuestro trabajo hace frente a este tema caracterizando los nodos de cómputo y las aplicaciones. Los nodos se caracterizan ejecutando pequeños programas (o microbenchmarks, μB), que contienen núcleos de estructuras representativas del comportamiento de programas paralelos de memoria compartida. Los μBs ejecutados en cada uno de los nodos nos proporcionan perfiles de rendimiento, o datos medidos del comportamiento, que se almacenan en una base de datos y se utilizan para estimar el comportamiento de nuevas aplicaciones. La aplicación es ejecutada sobre un nodo base para identificar sus fases representativas. Para cada fase se extrae información de rendimiento comparable con la de los μBs, con el fin de caracterizar dicha fase. En la base de datos de los perfiles de rendimiento se localizan aquellos μBs que tienen características similares en comportamiento a cada fase de la aplicación, ejecutados todos sobre el nodo base. Finalmente, se usan los perfiles seleccionados, pero ejecutados sobre los otros nodos candidatos, para comparar el rendimiento de los nodos de cómputo y seleccionar el nodo de cómputo apropiado para la aplicación.

With the advent of multicore architectures, there arises a need for comparative evaluations of the performance of well-understood parallel programs. It is necessary to gain an insight into the potential advantages of the available computing node configurations in order to select the appropriate computing node for a particular shared-memory parallel application. This paper presents a methodology to resolve this issue, by constructing a database with behavior information for various representative shared-memory programming structures, and then estimating the application behavior as a combination of these data. These structures are represented by small specific chunks of code called microbenchmarks (μB) based on the study of memory access patterns of shared-memory parallel applications. μBs set is run on each candidate node, and all execution performance profiles are stored in a database for future comparisons. Then, applications are executed on a base node to identify different execution phases and their weights, and to collect performance and functional data for each phase. Information to compare behavior is always obtained on the same node (Base Node (BN)). The best matching performance profile (from performance profile database) for each phase, is then searched. Finally, the candidates nodes performance profiles identify in the match process are used to project performance behavior in order to select the appropriate node for running the application. Resource centers own different machine configurations. This methodology helps the users or systems administrator of data centers to schedule the jobs efficiently.