Be gi o doc v o t o tr eng i hac b ch

Bộ Giáo dục Đào tạo Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn thạc sĩ khoa học Ngành: Xử lý thông tin truyền thông đánh giá hiệu hệ thống song song phân cụm Phạm Thanh Liêm Hµ Néi 2006 M CL C M Đ U………………………………………………………………… CH NG T NG QUAN V ĐÁNH GIÁ HI U NĔNG H TH NG 1.1 Định nghĩa v đánh giá hi u nĕng…………………………………… 8 1.2 M c đích c a vi c đánh giá hi u nĕng………………………………… 1.3 Phân lo i ph n m m đo hi u nĕng…………………………… 1.3.1 Phân lo i d a độ ph c t p c a ch 1.3.2 Phân lo i d a m c đích c a ch ng trình đo hi u nĕng…… 10 ng trình…………………… 11 1.4 S phát triển c a ph n m m đo hi u nĕng…………………… CH 15 NG KI N TRÚC H TH NG TÍNH TỐN SONG SONG….… 18 2.1 Giới thi u chung…………………………………………………… 18 2.2 Phân lo i kiểu ki n trúc song song………………………………… 19 2.2.1 Ki n trúc máy tính Von Newmann…………………………… 19 2.2.2 Phân lo i ki n trúc máy tính c a Flynn……………………… … 20 2.3 Các mơ hình l p trình song song…………………………………… 25 2.3.1 Mơ hình đa lu ng……………………………………………… 25 2.3.2 Mơ hình truy n thơng p………………………………… 25 2.3.3 Mơ hình song song d li u……………………………………… 26 2.4 Các v n đ c a h th ng tính tốn song song phân c m 26 2.4.1 Các khái ni m c b n 26 2.4.2 C u trúc ph n c ng h th ng tính toán song song phân c m……… 27 2.4.3 Các ph n m m s d ng h th ng song song phân c m……… 28 2.5 Ki n trúc h th ng tính tốn song song BKCluster…………………… 32 2.5.1 Ki n trúc ph n c ng c a h th ng BK Cluster…………………… 32 2.5.2 Ki n trúc ph n m m cài đặt h th ng BK Cluster…………… 34 2.6 Quy trình đánh giá hi u nĕng c a h th ng BK Cluser………… 36 2.6.1 Đo hi u nĕng tính tốn (nĕng l c c a CPU)………………… 38 2.6.2 Đo hi u nĕng truy c p nhớ trong…………………………… 41 2.6.3 Đo hi u nĕng truy n thông……………………………………… 42 2.6.4 Đo hi u nĕng c a th vi n MPICH………………………………… 42 NG PHÁP ĐO HI U NĔNG………………… 44 CH NG CÁC PH 3.1 Đo hi u nĕng tính tốn………………………………………………… 44 3.2 Đo hi u nĕng truy c p nhớ trong………………………………… 47 3.3 Đo hi u nĕng truy n thông…………………………………………… 47 3.4 Đo hi u nĕng c a th vi n ph n m m………………………………… CH NG XÂY D NG CÁC CH 48 NG TRÌNH TH C HI N QUI TRÌNH ĐO HI U NĔNG………………………………………………… 50 4.1 Xây d ng ch 4.2 Ch ng trình th c hi n quy trình đo hi u nĕng…………… 50 ng trình th c hi n cơng vi c đo hi u nĕng………………… 51 4.2.1 Ch ng trình th c hi n vi c đo hi u nĕng tính tốn…………… 51 4.2.2 Ch ng trình th c hi n đo hi u nĕng truy c p nhớ trong……… 53 4.2.3 Ch ng trình th c hi n đo hi u nĕng truy n thông…………… 54 4.2.4 Ch ng trình th c hi n đo hi u nĕng th vi n MPICH…………… 55 CH NG K T QU ĐO HI U NĔNG……………………………… 56 5.1 K t qu đo hi u nĕng tính tốn………………………………………… 56 5.1.1 K t qu đo hi u nĕng tính tốn c a CPU đ n…………………… 56 5.1.2 K t qu đo hi u nĕng tính tốn c a tồn h th ng……………… 57 5.2 K t qu đo hi u nĕng truy c p nhớ trong………………………… 64 5.3 K t qu đo hi u nĕng truy n thông…………………………………… 64 5.4 K t qu đo hi u nĕng c a th vi n truy n thông p MPICH……… 65 5.5 Đánh giá t ng h p v hi u nĕng c a h th ng BK Cluster…………… 68 CH NG K T LU N………………………………………………… 71 TÀI LI U THAM KH O………………………………………………… 73 CÁC THU T NG Synthetic Code Mã l nh đ n Kernel H t nhân Simulation Application Mô ph ng ng d ng Mega Instruction Per Second MIPS Tri u l nh giây Message Passing Interface MPI Th vi n truy n thông p Open Passing Interface Open MP Th vi n l p trình đa lu ng NASA Parallel Benchmark NPB Ph n m m đo hi u nĕng song song Single Intruction Single Data SISD Đ n dòng l nh, đ n dòng d li u Single Instruction Multiple Data SIMD Đ n dòng l nh, đa dòng d li u Multiple Instruction Multip Data MIMD Đa dòng l nh, đa dòng d li u Nonumiform Memory Access NUMA Truy c p nhớ không đ ng nh t Uniform Memory Access UMA Truy c p nhớ đ ng nh t Symmetric Multi Processor SMP Đa x lý đ i x ng Portable Batch System PBS H th ng phân t i DANH M C HÌNH Hình 2.1 Ngun lý ki n trúc máy tính Von Newmann…………………… 20 Hình 2.2 Ki n trúc SISD…………………………………………………… 20 Hình 2.3 Ki n trúc SIMD………………………………………………… 21 Hình 2.4 Ki n trúc MIMD Share Memory………………………………… 22 Hình 2.5 Ki n trúc MIMD Distributed Memory………………………… 23 Hình 2.6 Ki n trúc Core Duo Intel………………………………………… 24 Hình 2.7 C u hình k t n i Cluster………………………………………… 24 Hình 2.8 Ki n trúc ph n c ng h th ng BK Cluster……………………… 34 Hình 2.9 Hai ph n m m PBS MPICH………………………………… 36 Hình 2.10 Qui trình đo hi u nĕng BK Cluster…………………………… 38 Hình 5.1 Biểu đ t ng quan gi a hi u nĕng s tr m………………… 63 Hình 5.2 Biểu đ t ng quan t c độ truy c p nhớ …………………… 64 Hình 5.3 Biểu đ t ng quan dung l ng gói tin - t c độ truy n thơng… Hình 5.4 Biểu đ t ng quan dung l ng gói tin- t c độ truy n thơng p 66 Hình 5.5 Biểu đ t ng quan t c độ th i gian truy n thơng m ng…… Hình 5.6 Biểu đ t ng quan dung l 65 67 ng gói tin- th i gian truy n thông… 68 DANH M C B NG B ng 2.1 Ki n trúc ph n m m h thông…………………………………… 34 B ng 2.2 Các ph n m m s d ng đo hi u nĕng…………………………… 37 B ng 2.3 Độ lớn c a lớp d li u gói ph n m m NPB………………… 40 B ng 3.1 S t ng ng phép toán s th c đ n vị flop…………… 46 B ng 5.1 K t qu đo hi u nĕng CPU đ n………………………………… 57 B ng 5.2 K t qu đo hi u nĕng tính tốn h t nhân EP……………… 58 B ng 5.3 K t qu đo hi u nĕng tính tốn h t nhân IS……………… 59 B ng 5.4 K t qu đo hi u nĕng tính tốn h t nhân CG……………… 60 B ng 5.5 K t qu đo hi u nĕng tính toán h t nhân MG……………… 60 B ng 5.6 K t qu đo hi u nĕng tính tốn h t nhân LU……………… 61 B ng 5.7 K t qu đo hi u nĕng tính tốn mơ ph ng ch ng trình SP 62 B ng 5.8 K t qu đo hi u nĕng tính tốn mơ ph ng ch ng trình BT 62 M Đ U Hi n th giới nh ti n công ngh cao, xây d ng đ c nh ng h th ng máy tính có kh nĕng tính tốn r t lớn nh siêu máy tính, tính tốn l ới ph c v cho vi c nghiên c u khoa học ng d ng th c t Bên c nh nhà s n xu t máy tính ln thay đ i công ngh , cho nh ng th h máy tính có kh nĕng tính tốn với t c độ nhanh Tuy nhiên Vi t Nam, với hi n t i trung tâm nghiên c u ch a đ ti n để mua nh ng máy tính lớn, nhu c u có h th ng tính tốn lớn l i r t c n thi t Một gi i pháp xây d ng h th ng tính tốn song song từ máy tính hi n có liên k t trung tâm l i t o h th ng tính tốn lớn Trung tâm tính tốn hi u nĕng cao, Tr ng đ i học Bách Khoa Hà Nội triển khai nghiên c u làm ch công ngh l ới ng d ng vào th c ti n H th ng BKGrid 2006 s n phẩm c a cơng trình H th ng BKGrid 2006 đ c xây d ng với ph n c ng máy tính hi n có nh máy ch HP NetServer máy tr m máy tính cá nhân, c u hình m ng Ethernet s d ng ph n m m mã ngu n m : H u hành Linux, th vi n tính tốn chun d ng, ph n m m qu n lý tài nguyên, th vi n truy n thông p Đánh giá hi u nĕng c a h th ng nh ng nhi m v c n thi t để đ a nh ng nh n xét, k t lu n v t c độ tính tốn, tính hi u qu c a tồn h th ng Đ i với h th ng tính tốn song song phân c m, vi c đánh giá hi u nĕng s đ c ti n hành d ới hai m c độ Đánh giá hi u nĕng thành ph n h th ng : G m ph n c ng ph n m m - Đánh giá hi u nĕng ph n c ng đ c th c hi n d a s đo : t c độ tính tốn c a CPU, t c độ truy c p vào nhớ máy tr m, t c độ truy n tin m ng Đánh giá hi u nĕng ph n m m đ ho t động c a th vi n đ c th c hi n d a vi c kh o sát trình c cài đặt h th ng nh th vi n tính tốn, th vi n truy n thông p - Đánh giá hi u nĕng t ng h p c a toàn h th ng: toàn h th ng đ c coi nh máy tính song song nh t D a trình kh o sát t c độ, k t thu đ đánh giá đ c th c hi n s toán song song mà ng i qu n trị c hi u nĕng tính tốn c a tồn h th ng, nh s t ng thích c a h th ng đ i với nh ng d ng tốn c thể Lu n vĕn s trình bày v quy trình áp d ng ph n m m đo hi u nĕng mã ngu n m chuyên d ng để đánh giá hi u nĕng c a h th ng tính tốn song song phân c m BKCLUSTER C u trúc c a lu n vĕn g m ch ng với nội dung c thể nh sau : Ch ng T ng quan v đánh giá hi u nĕng h th ng máy tính Ch ng Ki n trúc c a h th ng tính tốn BKCLUSTER Ch ng Các ph Ch ng Xây d ng ch Ch ng Các k t qu đo hi u nĕng Ch ng K t lu n ng pháp đo hi u nĕng Lu n vĕn cao học đ ng trình th c hi n quy trình đo hi u nĕng c hồn thành t i Trung tâm tính tốn hi u nĕng cao Trung tâm máy tính thuộc Tr ng đ i học Bách Khoa Hà Nội Tôi xin c m n chân thành nh t đ n th y PGS.TS Nguy n Thanh Th y Ths Đinh Hùng t n tình h ớng d n t o u ki n cho tơi hồn thành lu n vĕn Tôi xin chân thành c m n th y, cô tham gia gi ng d y t i Trung tâm đào t o sau đ i học, Tr th c quý báu c a ch ng đ i học Bách Khoa Hà Nội truy n nh ng ki n ng trình cao học Hà Nội, Ngày 30 tháng 10 nĕm 2006 CH NG T NG QUAN V ĐÁNH GIÁ HI U NĔNG H TH NG 1.1 Định nghĩa v đánh giá hi u nĕng Đánh giá hi u nĕng s d ng ph n m m chuyên d ng máy tính đ n hay c h th ng máy tính, từ vi c phân tích th i gian ch y ch nh ng k t qu thu đ c, từ ng ng trình i qu n trị rút nh ng k t lu n v t c độ tính tốn, t c độ truy n thơng kh nĕng truy c p nhớ Sau đ a k t lu n v hi u nĕng th c c a h th ng M c đích c a vi c đánh giá hi u nĕng Khi triển khai h th ng tính toán, yêu c u đặt đ i với ng trị ph i đánh giá đ i qu n c kh nĕng c a h th ng v mặt tính tốn, truy n thơng S đánh giá có đ c d a k t qu c thể ph n ánh t c độ th c hi n thao tác kiểu d li u, t c độ g i nh n gói tin, t c độ truy c p nhớ nhớ Các k t qu đ c t ng h p l i cho phép d đoán ph n v hi u nĕng c a nh ng ng d ng đ c triển khai Đ i với máy tính đóng vai trị nút tính tốn, vi c đánh giá hi u nĕng đ c th c hi n với m c đích đ a nh ng thơng s c thể ph n ánh t c độ tính tốn, t c độ truy c p nhớ th c hi n toán CPU đ n c a máy tính Từ nh ng thơng s c thể ng i qu n trị đ a nh ng đánh giá v nĕng l c tính tốn nh kích th ớc c a tốn s phù h p với nút m ng Kh nĕng truy n thông gi a nút m ng đóng vai trị r t quan trọng triển khai h th ng tính tốn T c độ truy n thông chịu nh h cách tr c ti p b i c u hình ph n c ng nh dung l ng ng gói tin t n s g i gói tin Từ nh ng thông s đo đ đo hi u nĕng truy n thông, ng v dung l c th c hi n ch ng trình i qu n trị đ a nh ng thơng s t i u ng gói tin t n s g i tin c a giao th c c thể đ i với h th ng tính tốn triển khai Q trình đo hi u nĕng đ c s d ng để đánh giá s t th ng đ i với th vi n l p trình Trong tr ng thích c a h ng h p này, ph n m m đo hi u nĕng s gọi s hàm tiêu biểu c a th vi n, đo th i gian th c hi n hàm đ i với kích th ớc đ u vào c thể Một nh ng m c đích c a vi c xây d ng h th ng máy tính để th c hi n tốn địi h i s l đ ng tính tốn r t lớn Lúc c h th ng s c xem nh máy tính nh t th c hi n trình ch y ch Các ph n m m đo hi u nĕng tính tốn song song cho phép ng đ ng trình i qu n trị có c nh ng thơng s v t c độ tính tốn đ i với nh ng kiểu toán, ng d ng khác Có nh ng ch ch ng trình thiên v truy n thơng, có nh ng ng trình cho phép gi m thiểu q trình truy n thơng để t p trung đánh giá nĕng l c tính tốn Để đánh giá s t ng thích c a h th ng đ i với nh ng ng d ng d định triển khai, ph n m m đo hi u nĕng có d ng mơ ph ng ng d ng đ ng d ng t c vi t s d ng Các ph n m m s mô ph ng ng lai m c độ nh h n đo đ c thông s v tính tốn, truy n thơng ch y với nh ng giá trị đ u vào thích h p Qua thông s thu đ c, ng i qu n trị h th ng s đ a nh ng đánh giá đắn, nh ng chỉnh s a để triển khai h th ng t ng lai cách t i u nh t v c c u trúc ph n c ng nh ph n m m cài đặt 1.3 Phân lo i phần m m đo hi u nĕng Nh ng ph n m m đo hi u nĕng đ i vào đ u nh ng nĕm 80 với m c đích ban đ u đo hi u nĕng tính tốn c a nh ng máy tính tu n t Nh ng ch trình đo hi u nĕng s d ng t p câu l nh đ ng c gọi nhi u 59 H t nhân IS th c hi n toán song song x p dãy s nguyên K t qu c a h t nhân IS ph n ánh hi u nĕng tính tốn đ i với toán song song c n nhi u thao tác truy n thông truy c p vào nhớ máy tr m th c hi n phép toán s nguyên tđ IS l n l c biên dịch th c hi n s máy tr m 1, 2, 4, với lớp d li u A, k t qu thu đ c nh sau : Mops/s total Mops/s/process 5.33 5.33 0.41 0.20 0.30 0.08 0.21 0.03 S máy tr m B ng 5.3 K t qu đo hi u nĕng tính tốn h t nhân IS K t qu đo hi u nĕng h t nhân CG H t nhân CG th c hi n phép toán ma tr n th a K t qu c a h t nhân CG ph n ánh hi u nĕng tính tốn đ i với toán song song c n nhi u thao tác truy n thông truy c p vào nhớ máy tr m th c hi n phép toán s th c CG l n l tđ c biên dịch th c hi n với s ti n trình 1, 2, 4, với lớp d li u A, k t qu thu đ c nh sau : 60 S máy tr m Mops/s total Mops/s/process 17.36 17.36 7.83 3.91 1.96 0.49 6.35 0.79 B ng 5.4 K t qu đo hi u nĕng tính tốn h t nhân CG K t qu đo hi u nĕng h t nhân MG : H t nhân MG ph n ánh hi u nĕng tính tốn đ i với toán song song c n nhi u thao tác truy c p vào nhớ máy tr m th c hi n phép toán s th c tđ MG l n l k t qu thu đ c biên dịch với s ti n trình 1, 2, 4, với lớp d li u A, c nh sau : S máy tr m Mops/s total Mops/s/process - - 31.76 15.88 37.83 9.46 31.85 3.98 B ng 5.5 K t qu đo hi u nĕng tính tốn h t nhân MG 61 Một u đáng l u ý b ng th i gian ch y c a ch ng trình MG đ i với d li u kiểu A Các s li u th c t cho th y th i gian ch y lớn h n ti ng đ i với c u hình máy CPU 500MHz 256 MB RAM Lúc dung l ng swap ph i s d ng 70.084 MB Ti n hành ch y toán MG với lớp d li u nh h n lớp A lớp S W, th i gian gi m xu ng 0.16 10.49 giây hi u nĕng thu đ l cl n t 47.09 57.97 Mops Các k t qu ch ng t vai trò quan trọng c a nhớ đ i với t c độ tính tốn K t qu đo hi u nĕng mô ph ng ch Ch ng trình LU ng trình LU ph n ánh hi u nĕng tính tốn đ i với toán song song c n nhi u thao tác truy c p nhớ cache truy n thông LU l n l tđ k t qu thu đ c biên dịch với s ti n trình 1, 2, 4, với lớp d li u A, c nh sau : S máy tr m Mops/s total Mops/s/process 37.0 37.0 52.37 26.19 78.91 19.73 40.09 5.12 B ng 5.6 K t qu đo tính tốn mơ ph ng ch K t qu đo hi u nĕng mô ph ng ch K t qu c a ch ng trình LU ng trình SP ng trình SP ph n ánh hi u nĕng tính tốn đ i với tốn song song c n nhi u thao tác truy c p vào nhớ 62 SP l n l thu đ tđ c biên dịch với s ti n trình 4, lớp d li u A, k t qu c nh sau : S máy tr m Mops/s total Mops/s/process 39.57 39.57 43.87 10.97 B ng 5.7 K t qu đo tính tốn mơ ph ng ch K t qu đo hi u nĕng mô ph ng ch K t qu c a ch ng trình SP ng trình BT ng trình BT ph n ánh hi u nĕng tính tốn đ i với toán song song c n nhi u thao tác truy n thông truy c p vào nhớ cache BT l n l thu đ tđ c biên dịch với lớp s ti n trình 4, lớp d li u W, k t qu c nh sau : S máy tr m Mops/s total Mops/s/process 66.11 66.11 67.13 16.78 B ng 5.8 K t qu đo tính tốn mơ ph ng ch ng trình BT D a vào nh ng k t qu trên, ta biểu di n s ph thuộc gi a hi u nĕng tính tốn vào s máy tr m tham gia tính tốn : MOPS 63 90 80 70 60 50 40 30 20 10 EP IS CG MG LU SP BT Số máy trạm Hình 5.1 Biểu đ t ng quan gi a hi u nĕng s máy tr m Đánh giá: Qua giá trị thu đ c đánh giá hi u nĕng tính tốn c a h th ng, ta rút k t lu n s sau : s máy tr m tham gia tính tốn tĕng lên, t c độ tính tốn t ng cộng s tĕng lên với nh ng toán th c hi n thao tác truy n thơng Tuy nhiên, th c hi n nh ng toán yêu c u th c hi n nhi u thao tác truy n thông, hi u nĕng c a h th ng s gi m s máy tr m tham gia tính tốn tĕng lên Nh ng u cho th y t c độ truy n thông m ng nh h ng b i nhi u y u t nh t c độ c a card m ng, đ truy n, kho ng cách, thi t bị chuyển m ch, thi t bị đ u cu i nh h ng ng tr c ti p đ n kh nĕng tính tốn c a tồn h th ng Cũng t ng t nh CPU không đ ng nh t, nút có t c độ truy n thông th p nh t s chi ph i t c độ truy n thông c a h th ng làm t c độ th c hi n ch ng trình gi m m nh nh t 64 5.2 K t qu đo hi u nĕng truy c p nhớ Th c hi n đo hi u nĕng truy c p nhớ ph n m m Stream ng RAM 256 MB, ta thu đ máy tr m có dung l - Tr ớc x y hi n t c k t qu sau : ng truy c p vào nhớ swap, t c độ truy c p nhớ n định 236 – 238 MB/s - Khi x y hi n t ng truy c p swap, t c độ truy c p nhớ s gi m xu ng đột ngột s gi m r t nhanh n u kích th ớc c a toán ti p t c tĕng lên K t qu đ c biểu di n biểu đ sau : Hình 5.2 Biểu đ t ng quan kích th ớc tốn - t c độ truy c p nhớ K t qu cho th y kh nĕng tính tốn c a máy tr m n định với nh ng tốn có t ng giá trị bi n c n c p phát nh h n 240 MB 5.3 Đo hi u nĕng truy n thông Th c hi n đo hi u nĕng truy n thông c a giao th c TCP gi a máy tr m máy ch , ta thu đ c k t qu nh sau : t c độ truy n thông r t nh với gói 65 tin có kích th ớc nh h n 10byte, sau tĕng nhanh kích th ớc gói tin nằm kho ng từ 16 đ n 64 byte s không tĕng gi m nhi u kích th ớc gói tin lớn h n 64 byte (kích th ớc gói tin lớn nh t ch ng trình dùng 64Kbyte) T c độ truy n thông cao nh t 29 Mbps ng với gói tin có kích th ớc 32KB Hình 5.3 Biểu đ t ng quan gi a dung l ng gói tin t c độ truy n thông m ng 5.4 Đo hi u nĕng c a th vi n truy n thông p MPICH Th c hi n trình đo hi u nĕng truy n thông p MPICH gi a hai máy tr m đóng vai trị nút tính tốn ph n m m NetPIPE, ta thu đ c k t qu t c độ truy n thông c c đ i 7.88 Mbps ng với gói tin truy n 8192 66 byte Đi u cho ta th y hàm truy n thông c a th vi n MPICH s ho t động t t nh t với thơng p có độ lớn kho ng lân c n 8192 byte S ph thuộc c a t c độ truy n thông vào kích th ớc gói tin đ c biểu di n qua biểu đ sau : Hình 5.4 Biểu đ t ng quan gi a dung l ng gói tin t c độ truy n thông p D a vào biểu đ ta th y t c độ truy n thơng tĕng d n theo kích th ớc gói tin đ n kho ng lân c n giá trị 8192 byte t c độ cao nh t kho ng 7.8 67 Mbps Khi kích th ớc gói tin ti p t c tĕng thêm t c độ truy n thông l i gi m nh ng v n lớn h n Mbps Ngoài biểu đ trên, đặc tính c a th vi n MPICH đ c thể hi n khách quan qua hai biểu đ sau : Hình 5.5 Biểu đ t ng quan gi a t c độ thời gian truy n thông Biểu đ đ c gọi Ethernet Signature Graph, giá trị th i gian t c độ truy n đ c l y loga c s 10 (log) Vì th i gian truy n tin tỉ l với 68 t ng dung l biểu đ t ng tin truy n nên coi biểu đ d ng khác c a ng quan gi a dung l Hình 5.6 Biểu đ t ng gói tin t c độ truy n thông ng quan gi a dung l ng gói tin thời gian truy n thơng Biểu đ đ c gọi Ethernet Saturation Graph, cho th y t c độ truy n thông c a hàm MPICH s tĕng lên r t nhanh kích th ớc gói tin tĕng lên ng với kho ng tr ớc điểm Saturation Point, sau dù kích th ớc gói tin có tĕng lên r t nhanh ( ng với s tĕng th i gian truy n thơng theo hàm mũ c s 10) t c độ truy n thông m ng tĕng lên cách n tính 5.5 Đánh giá t ng h p v hi u nĕng h th ng BKCluster 69 Qua k t qu đo hi u nĕng ta th y đ c nh ng k t qu c thể hi u nĕng c a h th ng v mặt tính tốn, truy n thơng, truy c p nhớ Do m c đích c a h th ng BKCluster th c hi n toán khoa học nên hi u nĕng tính tốn c a tồn h th ng quan trọng nh t K t qu c a vi c th c hi n gói ph n m m NPB máy tr m đóng vai trị nút tính tốn cho th y hi u nĕng lớn nh t đ t đ c 396.86 MFLOPS Vi c tính tốn song song có l i h n vi c tính tốn riêng máy tính t n d ng đ c đ ng th i nĕng l c tính tốn c a CPU dung l nhớ c a máy tr m K t qu đ chỗ ng c thể hi n rõ qua k t qu c a toán EP MG Đây hai toán h n ch s truy n thông c n nhi u thao tác tính tốn độc l p (EP) truy c p vào nhớ (MG) Hi u nĕng tính tốn t ng h p s tĕng lên g n nh n tính đ i với s ti n trình th c hi n tốn EP (mỗi máy tr m s th c hi n ti n trình) Đ i với tốn MG d li u lớp A, vi c th c hi n máy tr m s r t lâu (lớn h n ti ng) nh ng với hai máy tr m gi m th i gian xu ng kho ng 122 giây Tuy nhiên, k t qu ph n ánh t c độ truy n thông m ng LAN ch a đ c cao Với card m ng switch cho phép t c độ truy n lên tới 100Mbps nh ng k t qu đo cho giá trị lớn nh t 29 Mbps đ i với giao th c TCP 7.88 Mbps đ i với hàm truy n thông c a th vi n MPICH Nh c điểm xu t phát từ nguyên nhân ch y u ch a thi t l p thơng s c u hình t i u (nh kích th ớc Buffer c a Socket) cài đặt th vi n MPICH, vi c đòi h i ph i thu th p thêm s k t qu th c nghi m dịch l i mã ngu n c a MPICH Do t c độ truy n thông cao nh t c a hàm th vi n MPICH 7.88 Mbps nên d n đ n hi u nĕng tính tốn đ i với nh ng tốn địi h i nhi u thao tác truy n thông ch a đ c cao, th m chí cịn x y hi n t ng hi u 70 nĕng tính tốn t ng cộng s gi m s máy tr m tham gia tính tốn tĕng lên (đi u thể hi n rõ qua k t qu c a tốn CG, IS) Đi u s đ c khắc ph c thông qua vi c c i ti n c u hình c a th vi n MPICH làm tĕng t c độ truy n thông Tuy nhiên, d a vào k t qu c a toán EP, MG, LU ta th y vi c tĕng hi u nĕng c a toàn h th ng hồn tồn đ t đ c tĕng s máy tr m đóng vai trị nút tính tốn, u cho th y h th ng đ t đ c s yêu c u c b n c a nh ng h th ng xây d ng theo mơ hình song song phân c m 71 CH NG Trung tâm tính tốn hi u nĕng cao Tr K T LU N ng đ i học Bách Khoa Hà Nội, triển khai nghiên c u đ tài: Xây dựng hệ thống tính tốn song song M c đính c a h th ng cung c p gi i pháp tính tốn hi u nĕng cao, giá thành rẻ thu n ti n cho vi c nghiên c u nhu c u tính tốn c n ớc Chuẩn bị cho vi c hội nh p, để xây d ng m ng tính tốn l ới Vi t Nam (VN Grid) Sau th i gian nghiên c u triển khai, phiên b n đ c đóng gói, cài đặt h th ng c a Trung tâm tính tốn hi u nĕng cao Đang đ c triển khai m rộng t i s trung tâm khác nh : Trung tâm máy tính thuộc Tr ng đ i học Bách Khoa Hà nội, Tr ng kỹ thu t M t Mã Trong ph n đánh giá hi u nĕng c a h th ng đ c tích h p vào h th ng Đ tài : Đánh giá hiệu hệ thống song song trình bày đ c m c đích, nhi m v c a h th ng V mặt lý thuy t, đ tài kh o sát đ c s ph n m m đánh giá hi u nĕng th giới v mặt nh m c đích, c u trúc ý nghĩa c a th nguyên biểu di n s đo hi u nĕng Các k t qu th c nghi m thu đ c v c b n cho th y hi u nĕng tính tốn c a h th ng tính tốn song song phân c m q trình xây d ng hồn thi n h th ng BKCluster Các k t qu ph n ánh đ c đặc tính riêng c a thành ph n h th ng c v ph n c ng ph n m m, hi u nĕng tính tốn c a máy tr m riêng bi t, t c độ truy c p nhớ trong, t c đô truy n thông m ng hi u nĕng c a th vi n truy n thông p MPICH Qua vi c đánh giá, phân tích t ng h p nh ng k t qu trên, ta đ a đ nh ng h n ch c n khắc ph c h th ng hi n t i đ c s c 72 nh h ng c a đặc tính riêng đ i với hi u nĕng tính tốn trung c a c h th ng, đặc bi t s nh h ng c a t c độ truy n thông Bên c nh nh ng k t qu trên, khuôn kh c a đ tài v n s vi c ch a làm đ c, c thể nh sau : Các k t qu thu đ k t qu thu đ c đánh giá đ c ph n c a h th ng, v y c v n cịn h n ch , ch a sát với th c t Đ tài đ c s y u t nh ng ch a khắc ph c đ nh h ng đ n hi u nĕng c a h th ng c nh ng y u t Vi c gi i quy t nh ng h n ch h ớng phát triển c a đ tài t ng lai Vi c khắc ph c nh ng h n ch s nâng cao hi u nĕng tính tốn nh ng đ ng th i làm thay đ i s đặc tính c a h th ng, l i c n ph i áp d ng ph n m m đo hi u nĕng t ng ng để đánh giá s hi u qu c a h th ng so với h th ng cũ Vi c đánh giá hi u nĕng c a h th ng dùng ph n m m đo hi u nĕng c a nh ng t ch c, cá nhân n ớc Mặc dù ph n m m chuyên d ng đ c s d ng rộng rãi nh ng v n ch a thể ph n ánh xác đ c đặc tính riêng c a h th ng Một nhi m v c n đặt ph i xây d ng nh ng ch ng trình đo hi u nĕng riêng dùng th ng c a Trung tâm tính tốn hi u nĕng cao, từ phát triển lên thành quy trình đánh giá hi u nĕng riêng, áp d ng đo hi u nĕng c a Trung tâm máy tính, th vi n n t thuộc tr ng Đ i học Bách Khoa Hà Nội Từ qui trình đánh giá, đ a k t lu n v hi u nĕng th c c a máy tính riêng lẻ c h th ng, áp d ng vi c đo kiểm tra mua thi t bị, nh mu n thi t k h th ng để đ t hi u qu cao 73 TÀI LI U THAM KH O [1] Nguy n Thanh Thuỷ, Đặng Minh Quân “ nh h ởng c a y u t không đ ng tới hi u nĕng h th ng xử lý song song NOW”, Hội thảo vấn đề chọn lọc công nghệ thông tin, Đại Học Thái Nguyên, 2003 [2] Karl-Johan Andersson, Daniel Aronsson and Patrick Karlsson “An evaluation of the system performance of a Beowulf cluster”, Internal Report No 2001:4 [3] Roger Hockney “A Framework for Benchmark Performance Analysis”, Supercomputer 48, IX-2, 1992 [4] Atul Kumar “A Performance Evaluation and Benchmarking Tool, Department of Computer Science & Engineering”, Indian Institute of Technology, Kanpur January 1998 [5] D.Bailey, E.Barszcz, J Barton, D Browning, R Carter, L Dagum, R Fatoohi, S Fineberg, P.Frederickson, T Lasinki, R Schreiber, H Simon, V Venkatakrishnan, S Weeratunga “THE NAS PARALLEL BENCHMARKS”, RMR Technical Report RNR-94-007, March 1994 [6] D.Bailey, E.Barszcz, L Dagum and H Simon “NAS Parallel Benchmark Result”, RNR-94-006, March 211994 [7] Jack J Dongarra, Piotr Lszczek, Antoine Petitet “The Linpack Benchmark : Past, Present, and Future”, December 2001 [8] John D McCalpin “STREAM : Sustainable Memory Bandwidth in High Performance Computers”, http://www.cs.virginia.edu/stream/ [9] Quinn O.Snell, Armin R Mikler and John L Gustafson “NetPIPE : A Network Protocol Independent Performance Evaluator”, Ames Laborator Scalable Computing Lab, Ames, Iowa 50011, USA [10] “Netperf : A Network Performance Benchmark, Revision 2.1” Informtion Networks Divison Hewlett-Packard Company February 15, 1996 ... quan gi a t c độ truy n thông dung l Biểu đ biểu thị t ng quan gi a t c độ truy n thông th i gian truy n tin Biểu đ biểu thị t ng quan gi a dung l ng g? ?i tin ng th i gian truy n g? ?i tin Các biểu... Các ch thu t c thể nh ng tr? ?nh t ng tr? ?nh ? ?o hi u nĕng thao t? ?c kiểu d ng tr? ?nh th ng đ c c? ?i đ? ?t theo s gi i HeapSort Gi? ? tr? ?? tr v c a ch ng tr? ?nh có d ng MIPS (Mega Instruction Per Second) s tri... Review Đặc ? ?i? ??m chung c a ch ng tr? ?nh đ u thao t? ?c ch y u kiểu d li u s th c, gi? ? tr? ?? tr v có th nguyên đ c quy ớc riêng, v? ? d WhetStone tr v gi? ? tr? ?? có th ngun KWIPS (Kilo WhetStone Instrution