Tesis doctoral de Maja Etinski
El aumento de rendimiento que han experimentado los sistemas de altas prestaciones ha venido acompañado de un aumento aún mayor en el consumo de energía. El consumo de los supercomputadores actuales implica unos costes muy altos de funcionamiento. Estos costes no tienen simplemente implicaciones a nivel económico sino también implicaciones en el medio ambiente. Dado la importancia del problema, en los últimos tiempos se han realizado importantes esfuerzos de investigación para atacar el problema de la gestión eficiente de la energía que consumen los sistemas de supercomputación. dado que la cpu supone un alto porcentaje del consumo total de un sistema, nuestro trabajo se centra en la reducción y gestión eficiente de la energía consumida por la cpu. En concreto, esta tesis se centra en la viabilidad de realizar esta gestión mediante la técnica de dynamic voltage frequency scaling (dvfs), una técnica ampliamente utilizada con el objetivo de reducir el consumo energético de la cpu. Sin embargo, esta técnica puede implicar una reducción en el rendimiento de las aplicaciones que se ejecutan, ya que implica una reducción de la frecuencia. Si tenemos en cuenta que el contexto de esta tesis son sistemas de alta prestaciones, minimizar el impacto en la pérdida de rendimiento será uno de nuestros objetivos. Sin embargo, en nuestro contexto, el rendimiento de un trabajo viene determinado por dos factores, tiempo de ejecución y tiempo de espera, por lo que habrá que considerar los dos componentes. los sistemas de supercomputación suelen estar gestionados por sistemas de colas. Los trabajos, dependiendo de la política que se aplique y el estado del sistema, deberán esperar más o menos tiempo antes de ser ejecutado. Dado las características del sistema objetivo de esta tesis, nosotros consideramos que el planificador de trabajo (o job scheduler), es el mejor componente del sistema para incluir la gestión de la energía ya que es el único punto donde se tiene una visión global de todo el sistema. en este trabajo de tesis proponemos un conjunto de políticas de planificación que considerarán el consumo energético como un recurso más. Estas políticas decidirán que trabajo ejecutar, el número de cpus asignadas y la lista de cpus (y nodos) sino también la frecuencia a la que estas cpus se ejecutarán. Estas políticas estarán orientadas a dos objetivos: reducir la energía total consumida por un conjunto de trabajos y controlar en consumo puntual de un conjunto puntual para evitar saturaciones del sistema en aquellos centros que puedan tener una capacidad limitada (permanente o puntual). el primer grupo de políticas intentará reducir el consumo total minimizando el impacto en el rendimiento. En este grupo encontramos una primera política que asigna la frecuencia de las cpus en función de la utilización del sistema y una segunda que calcula una estimación de la penalización que sufrirá el trabajo que va a empezar para decidir si reducir o no la frecuencia. Estas políticas han mostrado unos resultados aceptables con sistemas poco cargados, pero han mostrado unas pérdidas de rendimiento significativas cuando el sistema está muy cargado. Estas pérdidas de rendimiento no han sido a nivel de incremento significativo del tiempo de ejecución de los trabajos, pero sí de las métricas de rendimiento que incluyen el tiempo de espera de los trabajos (habituales en este contexto). el segundo grupo de políticas, orientadas a sistemas con limitaciones en cuanto a la potencia que pueden consumir, han mostrado un gran potencial utilizando dvfs como mecanismo de gestión. En este caso, comparado con un sistema que no incluya esta gestión, han demostrado mejoras en el rendimiento ya que permiten ejecutar más trabajos de forma simultánea, reduciendo significativamente el tiempo de espera de los trabajos. En este segundo grupo proponemos una política basada en el rendimiento del trabajo que se va a ejecutar y una segunda que considera la asignación de todos los recurso
Datos académicos de la tesis doctoral «Dvfs power management in hpc systems«
- Título de la tesis: Dvfs power management in hpc systems
- Autor: Maja Etinski
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 01/06/2012
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Julita Corbalán González
- Tribunal
- Presidente del tribunal: thomas Ludwig
- dimitris s. Nikolopoulos (vocal)
- (vocal)
- (vocal)