Untersuchung der Auswirkung unterschiedlicher Prozess-Pinning Strategien anhand von verschiedenen Benchmarks auf HPC Systemen

Wellmann, Julia

Bachelor Thesis

FZJ-2021-03580

Untersuchung der Auswirkung unterschiedlicher Prozess-Pinning Strategien anhand von verschiedenen Benchmarks auf HPC Systemen

Wellmann, J. (Corresponding author)FZJ*

2021

59 p. (2021) = Bachelorarbeit, FH Aachen, 2021

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/28688

Abstract: Die Verwendung von Hochleistungsrechner (High Performance Computing (HPC)) Systemen zum effizienten und schnellen Einsatz von entsprechenden Anwendungsprogrammen hat in vielen Feldern der Wissenschaft stark an Bedeutung gewonnen. Auch das Jülich Supercomputing Centre (JSC) des Forschungszentrums Jülich bietet Wissenschaftlern Zugang und Rechenzeit an seinen Hochleistungsrechnern an. Diese Systeme sind äußerst komplex und bieten eine Vielzahl an Möglichkeiten zur Verwaltung der Ressourcen und der auszuführenden Jobs. Durch die Komplexität ist es oftmals erforderlich, die Nutzer bei der Benutzung dieser Systeme zu unterstützen. Die Unterstützung zielt dabei auf den effizienten Einsatz mehrerer Rechenknoten und des zugrundeliegenden Netzwerks, sowie der effizienten Nutzung jedes einzelnen Rechenknotens ab. Ein relevanter Aspekt zur effizienten Nutzung eines einzelnen Rechenknotens stellt das Prozess-Pinning dar. Bei den auszuführenden Anwendungsprogrammen handelt es sich in der Regel um Quellcode, der z.B. mittels Message Passing Interface (MPI) oder Open Multi-Processing (OpenMP) parallelisiert ist. Zur parallelen Ausführung wird das Programm mit mehreren Prozessen (Tasks) gestartet, die wiederum aus einem oder mehreren ’Teilprozessen’, sogenannten Threads, bestehen. Die Verteilung der Prozesse auf die Prozessorkerne des Rechners, das sogenannte Prozess-Pinning, kann die Leistung der Anwendungsprogramme stark beeinflussen. Der Nutzer kann unter anderem durch verschiedene Optionen des Workload Managers, der die Funktionen eines Schedulers und eines Ressourcenmanagers kombiniert (am JSC kommt eine angepasste Form des Slurm Workload Managers zum Einsatz, siehe Kapitel 2.2), die Prozess-Pinning Strategie und somit die Leistung eines Anwendungsprogramm beeinflussen. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt in der Untersuchung der Auswirkung unterschiedlicher Prozess-Pinning Strategien auf HPC Systemen. Dafür wurden zwei schon existierende Benchmarks auf dem HPC System JUSUF des JSCs automatisiert ausgeführt und bei jedem Lauf sowohl die Verteilung der Prozesse als auch die Anzahl der Tasks und Threads angepasst, um verschiedene Strategien vergleichen zu können.

Note: Bachelorarbeit, FH Aachen, 2021

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