Ändra sökning
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
The cost of synchronizing imbalanced processes in message passing systems
KTH, Skolan för datavetenskap och kommunikation (CSC), Beräkningsvetenskap och beräkningsteknik (CST).
KTH, Skolan för datavetenskap och kommunikation (CSC), Beräkningsvetenskap och beräkningsteknik (CST).ORCID-id: 0000-0003-0639-0639
KTH, Skolan för datavetenskap och kommunikation (CSC), Beräkningsvetenskap och beräkningsteknik (CST).ORCID-id: 0000-0002-9901-9857
2015 (Engelska)Ingår i: Proceedings - IEEE International Conference on Cluster Computing, ICCC, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), 2015, s. 408-417Konferensbidrag, Publicerat paper (Refereegranskat)
Resurstyp
Text
Abstract [en]

Synchronization in message passing systems is achieved by communication among processes. System and architectural noise and different workloads cause processes to be imbalanced and to reach synchronization points at different time. Thus, both communication and imbalance impact the synchronization performance. In this paper, we study the algorithmic properties that allow the communication in synchronization to absorb the initial imbalance among processes. We quantify the imbalance absorption properties of different barrier algorithms using a LogP Monte Carlo simulator. We found that linear and f-way tournament barriers can absorb up to 95% of random exponential imbalance with the standard deviation equal to the communication time for one message. Dissemination, butterfly and pairwise exchange barriers, on the other hand, do not absorb imbalance but can effectively bound the post-barrier imbalance. We identify that synchronization transits from communication-dominated to imbalance-dominated when the standard deviation of imbalance distribution is more than twice the communication time for one message. In our study, f-way tournament barriers provided the best imbalance absorption rate and convenient communication time.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), 2015. s. 408-417
Nyckelord [en]
Message Passing, Monte Carlo Simulations, Performance Modeling, Synchronization, Cluster computing, Computer architecture, Intelligent systems, Monte Carlo methods, Statistics, Absorption property, Algorithmic properties, Imbalance distributions, Message passing systems, Monte Carlo simulators, Performance Model, Synchronization performance, Synchronization points
Nationell ämneskategori
Datorsystem
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:kth:diva-186851DOI: 10.1109/CLUSTER.2015.63ISI: 000378648100052Scopus ID: 2-s2.0-84959308490ISBN: 9781467365987 (tryckt)OAI: oai:DiVA.org:kth-186851DiVA, id: diva2:937281
Konferens
IEEE International Conference on Cluster Computing, CLUSTER 2015, 8 September 2015 through 11 September 2015
Anmärkning

QC 20160615

Tillgänglig från: 2016-06-15 Skapad: 2016-05-13 Senast uppdaterad: 2017-11-27Bibliografiskt granskad
Ingår i avhandling
1. Data Movement on Emerging Large-Scale Parallel Systems
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Data Movement on Emerging Large-Scale Parallel Systems
2017 (Engelska)Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
Abstract [en]

Large-scale HPC systems are an important driver for solving computational problems in scientific communities. Next-generation HPC systems will not only grow in scale but also in heterogeneity. This increased system complexity entails more challenges to data movement in HPC applications. Data movement on emerging HPC systems requires asynchronous fine-grained communication and efficient data placement in the main memory. This thesis proposes an innovative programming model and algorithm to prepare HPC applications for the next computing era: (1) a data streaming model that supports emerging data-intensive applications on supercomputers, (2) a decoupling model that improves parallelism and mitigates the impact of imbalance in applications, (3) a new framework and methodology for predicting the impact of largescale heterogeneous memory systems on HPC applications, and (4) a data placement algorithm that uses a set of rules and a decision tree to determine the data-to-memory mapping in heterogeneous main memory.

The proposed approaches in this thesis are evaluated on multiple supercomputers with different processors and interconnect networks. The evaluation uses a diverse set of applications that represent conventional scientific applications and emerging data-analytic workloads on HPC systems. The experimental results on the petascale testbed show that the approaches obtain increasing performance improvements as system scale increases and this trend supports the approaches as a valuable contribution towards future HPC systems.

Abstract [sv]

Storskaliga HPC-system är en viktig drivkraft för att lösa datorproblem i vetenskapliga samhällen. Nästa generations HPC-system kommer inte bara att växa i skala utan också i heterogenitet. Denna ökade systemkomplexitet medför flera utmaningar för dataförflyttning i HPC-applikationer. Dataförflyttning på nya HPC-system kräver asynkron, finkorrigerad kommunikation och en effektiv dataplacering i huvudminnet.

Denna avhandling föreslår en innovativ programmeringsmodell och algoritm för att förbereda HPC-applikationer för nästa generation: (1) en dataströmningsmodell som stöder nya dataintensiva applikationer på superdatorer, (2) en kopplingsmodell som förbättrar parallelliteten och minskar obalans i applikationer, (3) en ny metologi och struktur för att förutse effekten av storskaliga, heterogena minnessystem på HPC-applikationer, och (4) en datalägesalgoritm som använder en uppsättning av regler och ett beslutsträd för att bestämma kartläggningen av data-till-minnet i det heterogena huvudminnet.

Den föreslagna programmeringsmodellen i denna avhandling är utvärderad på flera superdatorer med olika processorer och sammankopplingsnät. Utvärderingen använder en mängd olika applikationer som representerar konventionella vetenskapliga applikationer och nya dataanalyser på HPC-system. Experimentella resultat på testbädden i petascala visar att programmeringsmodellen förbättrar prestandan när systemskalan ökar. Denna trend indikerar att modellen är ett värdefullt bidrag till framtida HPC-system.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
KTH Royal Institute of Technology, 2017. s. 116
Serie
TRITA-CSC-A, ISSN 1653-5723 ; 2017:25
Nationell ämneskategori
Datavetenskap (datalogi)
Forskningsämne
Datalogi
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-218338 (URN)978-91-7729-592-1 (ISBN)
Disputation
2017-12-18, F3, Lindstedtsvägen 26, Stockholm, 10:00 (Engelska)
Opponent
Handledare
Anmärkning

QC 20171128

Tillgänglig från: 2017-11-28 Skapad: 2017-11-27 Senast uppdaterad: 2018-01-13Bibliografiskt granskad

Open Access i DiVA

Fulltext saknas i DiVA

Övriga länkar

Förlagets fulltextScopusIEEE International Conference on Cluster Computing, CLUSTER 2015

Sök vidare i DiVA

Av författaren/redaktören
Peng, I. B.Markidis, StefanoLaure, Erwin
Av organisationen
Beräkningsvetenskap och beräkningsteknik (CST)
Datorsystem

Sök vidare utanför DiVA

GoogleGoogle Scholar

doi
isbn
urn-nbn

Altmetricpoäng

doi
isbn
urn-nbn
Totalt: 33 träffar
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf