文档介绍：国防科学技术大学
硕士学位论文
高性能并行计算系统中低功耗资源管理的设计与研究
姓名:董晶
申请学位级别:硕士
专业:计算机科学与技术
指导教师:卢宇彤
20091101
摘要当前,高性能计算被广泛应用于高科技研究和诸多工业领域,以高性能计算为基础的计算科学得到了显著的发展。同时,需求的不断增加和对性能的苛刻要求给新一代的高性能计算系统的研究与设计带来了严峻的挑战。特别是随着处理器性能和系统规模的迅速提升,急剧增长的功耗严重限制了高性能计算系统的设计和使用。为有效管理系统功耗,提高系统的可靠性和可用性,最终降低高性能计算系统的拥有代价,低功耗技术已成为高性能计算领域的关键技术。上世纪年代以来,大规模并行处理系统,和集群低臣撼晌8咝阅芗扑慊饕5奶逑到峁埂T诓⑿屑扑阆低持校并行资源管理软件根据调度算法从作业队列中选择合适的作业,并为其分配和释放计算结点。传统的作业调度和资源管理主要关注两点:降低作业的平均等待时间和提高整个系统的利用率。然而,由于没有足够的作业负载,以及作业调度和资源分配策略无法充分利用系统资源,常常会有空闲资源浪费系统能耗的情况。针对以上问题,本课题分析了高性能并行计算系统负载与能耗的特点,并基于并行资源管理技术,设计了两类针对高性能并行计算系统的自适应功耗管理算法。两类功耗管理算法分别采用了限制资源分配和关闭空闲结点的方法。其中基于限制资源分配的算法根据系统利用率或作业平均的变化,自适应调整可用结点数目,并关闭非可用结点以节省系统能耗;关闭空闲结点的算法则根据结点的关闭间隔时间或请求和服务速率自适应调整结点的空闲时间阀值,并使空闲时间超出阀值的结点进入“睡眠”状态以节省系统能耗。实验使用来源于母涸囟粤嚼嗨惴ń辛瞬馐裕峁砻鳎嚼嗨惴ň茉诓违反性能限制的前提下,有效降低系统能耗。主题词:低功耗,高性能计算系统,并行计算,资源分配,作业管理,模拟国防科学技术入学研究生院硕十学何论文第
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表目录表作业提交脚本⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯两种节能方法对系统的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯表测试负载信息⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.限制关闭间隔周期的调整算法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯表基于系统利用率的调整算法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯表基于的调整算法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.的数据域及其描述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯氖萦蚣捌涿枋觥的数据域及其描述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。的数据域及其描述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.作业信息的数据域及其描述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.表负载和原系统信息⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯表模拟系统和原系统利用率比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯限制可用结点功耗管理算法的结点切换频率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯国防科学技术人学研究生院硕十学位论文第页
图目录可用结点调整算法的⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图砥鞴拿芏鹊脑稣恰图超级计算机峰值性能和能耗的增长情况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图不同机架结构服务器的比例变化情况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。图每机架功耗增长情况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯排名统计情况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯低臣芄埂高性能计算机计算性能的增涨⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.高性能计算机处理器的类型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图地球模拟器结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图大规模并行处理机体系结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯/低车淖樽敖峁埂图集群系统的系统结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯旱南低辰峁埂慕峁故疽馔肌图监测器算法流程图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图并行高性能计算系统的运行轨迹⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯实时并行资源管理模拟系统结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图结点切换频率变化情况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图节能比变化情况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图作业平均的变换情况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图可用结点利用率的变化情况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图空闲时间阀值自适应调整算法的流程图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图可用结点数目自适应调整算法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯事件驱动模拟系统的示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图并行资源管理模拟系统事件驱动流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯基于事件机制的并行资源管理