Đánh giá hiệu năng hệ thống song song phân cụm

1 Bộ Giáo dục Đào tạo Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội MC LC M U CHNG TNG QUAN V NH GI HIU NNG H THNG 1.1 nh ngha v ỏnh giỏ hiu nng 1.2 Mc ớch ca vic ỏnh giỏ hiu nng 1.3 Phõn loi cỏc phn mm o hiu nng Luận văn thạc sĩ khoa học 1.3.1 Phõn loi da trờn phc ca chng trỡnh o hiu nng 10 1.3.2 Phõn loi da trờn mc ớch ca chng trỡnh 11 1.4 S phỏt trin ca cỏc phn mm o hiu nng 15 CHNG KIN TRC H THNG TNH TON SONG SONG. 18 Ngành: Xử lý thông tin truyền thông 2.1 Gii thiu chung 18 2.2 Phõn loi cỏc kiu kin trỳc song song 19 đánh giá hiệu hệ thống song song phân cụm Phạm Thanh Liêm 2.2.1 Kin trỳc mỏy tớnh Von Newmann 19 2.2.2 Phõn loi kin trỳc mỏy tớnh ca Flynn 20 2.3 Cỏc mụ hỡnh lp trỡnh song song 25 2.3.1 Mụ hỡnh a lung 25 2.3.2 Mụ hỡnh truyn thụng ip 25 2.3.3 Mụ hỡnh song song d liu 26 2.4 Cỏc ca mt h thng tớnh toỏn song song phõn cm 26 2.4.1 Cỏc khỏi nim c bn 26 2.4.2 Cu trỳc phn cng h thng tớnh toỏn song song phõn cm 27 2.4.3 Cỏc phn mm s dng h thng song song phõn cm 28 2.5 Kin trỳc h thng tớnh toỏn song song BKCluster 32 2.5.1 Kin trỳc phn cng ca h thng BK Cluster 32 Hà Nội 2006 2.5.2 Kin trỳc phn mm ci t h thng BK Cluster 34 2.6 Quy trỡnh ỏnh giỏ hiu nng ca h thng BK Cluser 36 2.6.1 o hiu nng tớnh toỏn (nng lc ca CPU) 38 2.6.2 o hiu nng truy cp b nh 41 CC THUT NG 2.6.3 o hiu nng truyn thụng 42 2.6.4 o hiu nng ca th vin MPICH 42 Synthetic Code Mó lnh n CHNG CC PHNG PHP O HIU NNG 44 Kernel Ht nhõn 3.1 o hiu nng tớnh toỏn 44 Simulation Application 3.2 o hiu nng truy cp b nh 47 Mega Instruction Per Second MIPS Triu lnh trờn giõy 3.3 o hiu nng truyn thụng 47 Message Passing Interface MPI Th vin truyn thụng ip 3.4 o hiu nng ca th vin phn mm Th vin lp trỡnh a lung 48 Mụ phng ng dng Open Passing Interface Open MP CHNG XY DNG CC CHNG TRèNH THC HIN QUI NASA Parallel Benchmark NPB Phn mm o hiu nng song song TRèNH O HIU NNG 50 Single Intruction Single Data SISD n dũng lnh, n dũng d liu 4.1 Xõy dng chng trỡnh thc hin quy trỡnh o hiu nng 50 Single Instruction Multiple Data SIMD n dũng lnh, a dũng d liu 4.2 Chng trỡnh thc hin cỏc cụng vic o hiu nng 51 Multiple Instruction Multip Data MIMD a dũng lnh, a dũng d liu 4.2.1 Chng trỡnh thc hin vic o hiu nng tớnh toỏn 51 Nonumiform Memory Access NUMA Truy cp b nh khụng ng nht 4.2.2 Chng trỡnh thc hin o hiu nng truy cp b nh 53 Uniform Memory Access UMA Truy cp b nh ng nht 4.2.3 Chng trỡnh thc hin o hiu nng truyn thụng 54 Symmetric Multi Processor SMP a b x lý i xng 55 Portable Batch System PBS H thng phõn ti 4.2.4 Chng trỡnh thc hin o hiu nng th vin MPICH CHNG KT QU O HIU NNG 56 5.1 Kt qu o hiu nng tớnh toỏn 56 5.1.1 Kt qu o hiu nng tớnh toỏn ca CPU n 56 5.1.2 Kt qu o hiu nng tớnh toỏn ca ton b h thng 57 5.2 Kt qu o hiu nng truy cp b nh 64 5.3 Kt qu o hiu nng truyn thụng 64 5.4 Kt qu o hiu nng ca th vin truyn thụng ip MPICH 65 5.5 ỏnh giỏ tng hp v hiu nng ca h thng BK Cluster 68 CHNG KT LUN 71 TI LIU THAM KHO 73 DANH MC BNG Bng 2.1 Kin trỳc phn mm h thụng 34 DANH MC HèNH Bng 2.2 Cỏc phn mm s dng o hiu nng 37 Hỡnh 2.1 Nguyờn lý kin trỳc mỏy tớnh Von Newmann 20 Bng 2.3 ln ca cỏc lp d liu gúi phn mm NPB 40 Hỡnh 2.2 Kin trỳc SISD 20 Bng 3.1 S tng ng cỏc phộp toỏn s thc v n v flop 46 Hỡnh 2.3 Kin trỳc SIMD Bng 5.1 Kt qu o hiu nng CPU n 57 58 21 Hỡnh 2.4 Kin trỳc MIMD Share Memory 22 Bng 5.2 Kt qu o hiu nng tớnh toỏn bng ht nhõn EP Hỡnh 2.5 Kin trỳc MIMD Distributed Memory 23 Bng 5.3 Kt qu o hiu nng tớnh toỏn bng ht nhõn IS 59 Hỡnh 2.6 Kin trỳc Core Duo Intel Bng 5.4 Kt qu o hiu nng tớnh toỏn bng ht nhõn CG 24 60 Hỡnh 2.7 Cu hỡnh kt ni Cluster 24 Bng 5.5 Kt qu o hiu nng tớnh toỏn bng ht nhõn MG 60 Hỡnh 2.8 Kin trỳc phn cng h thng BK Cluster 34 Bng 5.6 Kt qu o hiu nng tớnh toỏn bng ht nhõn LU 61 Hỡnh 2.9 Hai phn mm PBS v MPICH 36 Bng 5.7 Kt qu o hiu nng tớnh toỏn bng mụ phng chng trỡnh SP 62 Hỡnh 2.10 Qui trỡnh o hiu nng BK Cluster 38 Bng 5.8 Kt qu o hiu nng tớnh toỏn bng mụ phng chng trỡnh BT Hỡnh 5.1 Biu tng quan gia hiu nng v s trm 63 Hỡnh 5.2 Biu tng quan tc truy cp b nh 64 Hỡnh 5.3 Biu tng quan dung lng gúi tin - tc truyn thụng 65 Hỡnh 5.4 Biu tng quan dung lng gúi tin- tc truyn thụng ip 66 Hỡnh 5.5 Biu tng quan tc v thi gian truyn thụng mng 67 Hỡnh 5.6 Biu tng quan dung lng gúi tin- thi gian truyn thụng 68 62 M U ỏnh giỏ hiu nng phn mm c thc hin da trờn vic kho sỏt quỏ trỡnh Hin trờn th gii nh cỏc tin b cụng ngh cao, ó xõy dng c hot ng ca cỏc th vin c ci t h thng nh cỏc th vin tớnh nhng h thng mỏy tớnh cú kh nng tớnh toỏn rt ln nh siờu mỏy tớnh, tớnh toỏn, cỏc th vin truyn thụng ip toỏn li phc v cho vic nghiờn cu khoa hc v cỏc ng dng thc t - ỏnh giỏ hiu nng tng hp ca ton b h thng: ton b h thng c Bờn cnh ú cỏc nh sn xut mỏy tớnh cng luụn thay i cụng ngh, cho coi nh mt mỏy tớnh song song nht Da trờn quỏ trỡnh kho sỏt tc , nhng th h mỏy tớnh cú kh nng tớnh toỏn vi tc nhanh kt thu c thc hin mt s bi toỏn song song m ngi qun tr cú th Tuy nhiờn Vit Nam, vi hin ti cỏc trung tõm nghiờn cu cha tin ỏnh giỏ c hiu nng tớnh toỏn ca ton b h thng, cng nh s tng mua nhng mỏy tớnh ln, ú nhu cu cú h thng tớnh toỏn ln li thớch ca h thng i vi nhng dng bi toỏn c th rt cn thit Mt gii phỏp l xõy dng h thng tớnh toỏn song song t cỏc Lun ny s trỡnh by v quy trỡnh ỏp dng cỏc phn mm o hiu mỏy tớnh hin cú v liờn kt cỏc trung tõm li to h thng tớnh toỏn ln nng mó ngun m chuyờn dng ỏnh giỏ hiu nng ca h thng tớnh toỏn Trung tõm tớnh toỏn hiu nng cao, Trng i hc Bỏch Khoa H Ni ang song song phõn cm BKCLUSTER Cu trỳc ca lun gm chng vi trin khai nghiờn cu lm ch cụng ngh li v ng dng vo thc tin H ni dung c th nh sau : thng BKGrid 2006 l sn phm ca cụng trỡnh ú Chng Tng quan v ỏnh giỏ hiu nng h thng mỏy tớnh H thng BKGrid 2006 c xõy dng vi phn cng l cỏc mỏy tớnh hin cú Chng Kin trỳc ca h thng tớnh toỏn BKCLUSTER nh mỏy ch HP NetServer v cỏc mỏy trm l cỏc mỏy tớnh cỏ nhõn, cu Chng Cỏc phng phỏp o hiu nng hỡnh mng Ethernet v s dng cỏc phn mm mó ngun m: H iu hnh Chng Xõy dng chng trỡnh thc hin quy trỡnh o hiu nng Linux, cỏc th vin tớnh toỏn chuyờn dng, phn mm qun lý ti nguyờn, th Chng Cỏc kt qu o hiu nng vin truyn thụng ip Chng Kt lun ỏnh giỏ hiu nng ca h thng l mt nhng nhim v cn thit Lun cao hc ny c hon thnh ti Trung tõm tớnh toỏn hiu nng cao a nhng nhn xột, kt lun v tc tớnh toỏn, tớnh hiu qu ca ton b v Trung tõm mỏy tớnh thuc Trng i hc Bỏch Khoa H Ni h thng i vi h thng tớnh toỏn song song phõn cm, vic ỏnh giỏ hiu Tụi xin cm n chõn thnh nht n thy PGS.TS Nguyn Thanh Thy v Ths nng s c tin hnh di hai mc ỏnh giỏ hiu nng tng thnh phn inh Hựng ó tn tỡnh hng dn v to iu kin cho tụi hon thnh lun h thng : Gm phn cng v phn mm ny - ỏnh giỏ hiu nng phn cng c thc hin da trờn cỏc s o : tc Tụi xin chõn thnh cm n cỏc thy, cụ ó tham gia ging dy ti Trung tõm tớnh toỏn ca CPU, tc truy cp vo b nh trờn tng mỏy trm, tc o to sau i hc, Trng i hc Bỏch Khoa H Ni ó truyn nhng kin truyn tin mng thc quý bỏu ca chng trỡnh cao hc H Ni, Ngy 30 thỏng 10 nm 2006 tn s gi gúi tin T nhng thụng s o c thc hin cỏc chng trỡnh CHNG TNG QUAN V NH GI HIU NNG H THNG 1.1 nh ngha v ỏnh giỏ hiu nng ỏnh giỏ hiu nng l s dng phn mm chuyờn dng trờn mt mỏy tớnh n hay c mt h thng mỏy tớnh, t vic phõn tớch thi gian chy chng trỡnh hoc nhng kt qu thu c, t ú ngi qun tr rỳt nhng kt lun v tc tớnh toỏn, tc truyn thụng v kh nng truy cp b nh Sau ú a kt lun v hiu nng thc ca h thng Mc ớch ca vic ỏnh giỏ hiu nng Khi trin khai mt h thng tớnh toỏn, mt yờu cu t i vi ngi qun tr l phi ỏnh giỏ c kh nng ca h thng v cỏc mt tớnh toỏn, truyn thụng S ỏnh giỏ ny cú c da trờn cỏc kt qu c th phn ỏnh tc thc hin cỏc thao tỏc trờn cỏc kiu d liu, tc gi v nhn gúi tin, tc truy cp b nh ngoi v b nh Cỏc kt qu ny c tng hp li cho phộp d oỏn mt phn v hiu nng ca nhng ng dng ang c trin khai i vi tng mỏy tớnh úng vai trũ l nỳt tớnh toỏn, vic ỏnh giỏ hiu nng c thc hin vi mc ớch a nhng thụng s c th phn ỏnh tc tớnh toỏn, tc truy cp b nh thc hin bi toỏn trờn CPU n ca mỏy tớnh T nhng thụng s c th trờn ngi qun tr cú th a nhng ỏnh giỏ v nng lc tớnh toỏn cng nh kớch thc ca bi toỏn l bao nhiờu thỡ s phự hp vi nỳt mng Kh nng truyn thụng gia cỏc nỳt mng úng vai trũ rt quan trng trin khai mt h thng tớnh toỏn Tc truyn thụng chu nh hng mt cỏch trc tip bi cỏc cu hỡnh phn cng cng nh dung lng gúi tin v o hiu nng truyn thụng, ngi qun tr cú th a nhng thụng s ti u v dung lng gúi tin v tn s gi tin ca tng giao thc c th i vi h thng tớnh toỏn ang trin khai Quỏ trỡnh o hiu nng cũn c s dng ỏnh giỏ s tng thớch ca h thng i vi cỏc th vin lp trỡnh Trong trng hp ny, phn mm o hiu nng s gi mt s hm tiờu biu ca th vin, o thi gian thc hin cỏc hm ny i vi cỏc kớch thc u vo c th Mt nhng mc ớch ca vic xõy dng h thng mỏy tớnh l thc hin cỏc bi toỏn ũi hi s lng tớnh toỏn rt ln Lỳc ny c h thng s c xem nh mt mỏy tớnh nht thc hin quỏ trỡnh chy chng trỡnh Cỏc phn mm o hiu nng tớnh toỏn song song cho phộp ngi qun tr cú c nhng thụng s v tc tớnh toỏn i vi nhng kiu bi toỏn, ng dng khỏc Cú nhng chng trỡnh thiờn v truyn thụng, cú nhng chng trỡnh cho phộp gim thiu quỏ trỡnh truyn thụng trung ỏnh giỏ nng lc tớnh toỏn ỏnh giỏ s tng thớch ca h thng i vi nhng ng dng ang d nh trin khai, cỏc phn mm o hiu nng cú dng mụ phng ng dng c vit v s dng Cỏc phn mm ny s mụ phng ng dng tng lai mc nh hn v o c cỏc thụng s v tớnh toỏn, truyn thụng chy vi nhng giỏ tr u vo thớch hp Qua cỏc thụng s thu c, ngi qun tr h thng s cú th a nhng ỏnh giỏ ỳng n, nhng chnh sa cú th trin khai h thng tng lai mt cỏch ti u nht v c cu trỳc phn cng cng nh cỏc phn mm ci t 1.3 Phõn loi cỏc phn mm o hiu nng Nhng phn mm o hiu nng i vo u nhng nm 80 vi mc ớch ban u l o hiu nng tớnh toỏn ca nhng mỏy tớnh tun t Nhng chng trỡnh o hiu nng ny s dng mt cỏc cõu lnh c gi nhiu 10 11 vũng lp thc hin mt s lng ln cỏc phộp toỏn s hc vi d liu l s nng truyn thụng hoc truy cp b nh hin c xp vo nguyờn hoc s thc Sau ny, cỏc phn mm o hiu nng ó c s dng dng mó lnh n gin vic o c, ỏnh giỏ cỏc mỏy tớnh n hoc c h thng tớnh toỏn di Ht nhõn : l chng trỡnh thc hin mt phn ca mt ng dng c th, ht nhiu khớa cnh nh tớnh toỏn, truyn thụng, truy cp b nh nhõn thng c s dng cỏc gúi phn mm o hiu nng tớnh toỏn Vi mi mc ớch khỏc s cú nhng phn mm tng ng ỏnh giỏ, Chc nng ca ht nhõn cú th ch n gin l thc hin vic chuyn v ma khụng cú mt phn mm o hiu nng no c vit mt cỏch tng hp trn hay phc hn nh thc hin bin i fourier, nhõn ma trn a s cỏc ỏnh giỏ tt c cỏc khớa cnh trờn Cú hai cỏch ph bin phõn loi cỏc chng trỡnh o hiu nng tớnh toỏn ngy c coi l cỏc ht nhõn phn mm o hiu nng ú l phõn loi theo phc ca chng trỡnh o Mụ phng ng dng : l nhng chng trỡnh c vit ỏnh giỏ s hiu nng v phõn loi da trờn mc ớch o hiu nng ca chng trỡnh tng thớch ca h thng i vi mt loi ng dng c th Cỏc chng trỡnh 1.3.1 Phõn loi da trờn phc ca chng trỡnh o hiu nng loi ny thng l mt hp ca cỏc ht nhõn, gia cỏc ht nhõn ó cú s Phõn loi da trờn phc ca chng trỡnh gn lin vi quỏ trỡnh phỏt tng tỏc vi v truyn thụng cng nh kt qu tớnh toỏn Hin cỏc trin ca cỏc loi phn mm o hiu nng T nhng chng trỡnh n gin chng trỡnh mụ phng ng dng thng c cung cp di dng mt phn ban u vit o kh nng tớnh toỏn ca mt mỏy tớnh cỏ nhõn, n nhng ca cỏc gúi phn mm o hiu nng ca cỏc c quan, vin nghiờn cu cú uy chng trỡnh phc mụ phng mt h thng c th trin khai trờn ton b tớn trờn th gii chy c cỏc chng trỡnh loi ny thỡ cn phi trin h thng tớnh toỏn Da trờn tiờu ny, cỏc phn mm o hiu nng cú th khai ton b h thng mt cỏch tng i hon chnh v cu hỡnh phn cng c phõn chia theo mc tng dn thnh loi chớnh : v phn mm Mó lnh n gin (Synthetic Code), 1.3.2 Phõn loi da trờn mc ớch ca chng trỡnh Ht nhõn (Kernel) Cỏc chng trỡnh o hiu nng thng ch thc hin vic ỏnh giỏ tc thc Mụ phng ng dng (Simulation Application) hin ca mt loi cụng vic c th, cho nờn vic phõn loi theo mc ớch ngy Mó lnh n gin : l chng trỡnh thc hin mt cỏc phộp toỏn nh rt hay c s dng cỏc ti liu tng quan v ỏnh giỏ hiu nng cng, tr, nhõn, chia trờn s thc, cỏc thao tỏc truy cp b nh nh c, Cú th núi rng, bt c khớa cnh no ca mt mỏy tớnh n hay mt h thng ghi d liu t b nh ngoi hoc cỏc thao tỏc truyn d liu nh gi gúi tin v tớnh toỏn phc u tn ti nhng chng trỡnh o hiu nng chuyờn dng ch tớn hiu phn hi t mỏy ớch Nhng chng trỡnh o hiu nng tớnh toỏn ỏnh giỏ hiu nng u tiờn trờn th gii thng c xp vo loi ny Ngy nhng chng Cú th chia thnh cỏc phn mm o hiu nng vi nhng mc ớch sau : trỡnh ny thng c ci tin rt nhiu hoc tr thnh mt phn ca nhng o hiu nng tớnh toỏn, o hiu nng truyn thụng, o hiu nng truy cp b chng trỡnh o hiu nng phc hn Tuy nhiờn cỏc chng trỡnh o hiu nh trong, o hiu nng ca th vin lp trỡnh, o hiu nng truy cp b nh ngoi 12 13 Phn mm o hiu nng tớnh toỏn Dongarra trng i hc Tennesse Linpack l mt cỏc chng trỡnh Nhng chng trỡnh chuyờn dng o hiu nng tớnh toỏn c i vo u nm th vin lp trỡnh Lapack õy l chng trỡnh o hiu nng cú s thp k 80 Chng trỡnh WhetStone c coi l chng trỡnh o hiu nng lng phộp tớnh du phy ng rt ln nhiờn cng cú mt nhc im l tớnh toỏn u tiờn trờn th gii õy l mt cỏc module con, mi module khụng thc hin phộp chia Phn mm o hiu nng ny cũn c s dng rt thc hin mt thao tỏc riờng nh cỏc phộp toỏn s nguyờn, cỏc phộp toỏn s ph bin v ó c phỏt trin thờm cỏc phiờn bn vit bng ngụn ng C v thc Kiu d liu s dng WhetStone cú th cú chớnh xỏc n hoc Java t phiờn bn ban u vit bng ngụn ng Fortran Cỏc chng trỡnh o chớnh xỏc kộp Sau WhetStone, xut hin cỏc chng trỡnh o hiu nng tớnh hiu nng s dng phộp toỏn du phy ng sau ny a s u c xp vo toỏn khỏc nh : DhryStone, Digital Review c im chung ca cỏc chng dng ht nhõn, ngoi Linpack cũn cú thờm mt s phn mm o hiu nng trỡnh ny l u thao tỏc ch yu trờn cỏc kiu d liu s thc, giỏ tr tr v cú tớnh toỏn ni ting khỏc nh : Livermore, Nasa Parallel Benchmark (NPB) th nguyờn c quy c riờng, vớ d WhetStone tr v giỏ tr cú th nguyờn c bit gúi phn mm NPB ó cung cp ht nhõn, mụ phng ng dng KWIPS (Kilo WhetStone Instrution Per Second), DhryStone tr v giỏ tr cú c s dng rt rng rói vic ỏnh giỏ hiu nng ca cỏc h thng tớnh th nguyờn DhryStone Per Second, Digital Review tr v giỏ tr cú th toỏn song song nguyờn MVUPS (MicroVAX units of processing) Cỏc giỏ tr ny l s nghỡn Phn mm o hiu nng truyn thụng hay triu vũng lp dựng chng trỡnh tng ng, rừ rng l cỏc giỏ tr Cỏc chng trỡnh o hiu nng truyn thụng c s dng ỏnh giỏ hiu ny ch cú th c s dng so sỏnh hiu nng tớnh toỏn ca hai mỏy nng truyn gúi tin gia hai mỏy, úng vai trũ nỳt mng mt h thng cựng chy mt chng trỡnh o hiu nng tớnh toỏn Cỏc chng trỡnh ny u cú cu trỳc client server vi module Bờn cnh nhng chng trỡnh o hiu nng hot ng ch yu trờn kiu d client c ci trờn mỏy ngun, module server c ci trờn mỏy ớch Mỏy liu s thc, ó xut hin cỏc chng trỡnh o hiu nng thao tỏc trờn kiu d ngun s gi gúi tin n mỏy ớch, tựy theo tng chng trỡnh m mỏy ớch liu s nguyờn Cỏc chng trỡnh ny thng c ci t theo mt s gii cú gi li tớn hiu hay khụng Ngi s dng cú th tựy chn nhiu giao thc thut c th nh HeapSort Giỏ tr tr v ca cỏc chng trỡnh ny cú dng truyn thụng nh : TCP, UDP hoc thay i giỏ tr ca cỏc gúi tin gi i, thay MIPS (Mega Instruction Per Second) l s triu ln cỏc cõu lnh c thc i ln ca b m socket mỏy gi v mỏy nhn, cú th kho sỏt tc hin giõy truyn thụng gia hai mỏy h thng di nhiu gúc Di õy l mt Cỏc chng trỡnh o hiu nng tớnh toỏn c phỏt trin nhng nm gn s phn mm o hiu nng truyn thụng mng ph bin : õy u s dng ch yu cỏc phộp toỏn trờn kiu d liu s thc du phy - NetPerf ca hóng Hewllet - Packard, phn mm ny c vit vo nm ng (floating point) Kt qu tr v cú th nguyờn l MFLOPS (hng triu 1996, n ó cú phiờn bn 3.0 phộp tớnh du phy ng giõy) Mt nhng chng trỡnh tiờu - Iperf ca nhúm tỏc gi ti i hc bang Illinois, phn mm ny c cụng biu u tiờn cú s dng kiu th nguyờn ny l Linpack ca tỏc gi Jack b ln u vo nm 1999, n ó cú phiờn bn 1.7.0 14 15 - UDPMoN ca tỏc gi Richard Hughes-Jones, phn mm ny c vit vo Phn mm o hiu nng truy cp b nh ngoi nm 2000, n ó cú phiờn bn 3.2 Quỏ trỡnh o hiu nng ca b nh ngoi cú th xem l vic ỏnh giỏ s ỏp Cỏc chng trỡnh trờn u c vit bng ngụn ng C, cỏc phn mm ng ca h thng i vi cỏc lnh c, ghi, to hay xoỏ trờn, phn mm Netperf hay c dựng nht ỏnh giỏ hiu nng truyn i tng tỏc ng ca cỏc cõu lnh ny l data hoc meta-data Data l cỏc thụng mng LAN file cha d liu thụng thng, cũn meta-data l cỏc file cha d liu v cu Phn mm o hiu nng truy cp b nh trỳc ca h thng Trong cỏc h thng mỏy tớnh, b nh ngoi tn ti ch yu Cỏc chng trỡnh o hiu nng truy cp b nh khụng cú nhiu nh di hai dng sau : b nh trờn mỏy trm v h thng file mng (Network File nhng chng trỡnh o hiu nng tớnh toỏn hay o hiu nng truyn thụng System NFS) ng vi mi loi b nh ngoi trờn s cú cỏc phn mm o mng, nhng úng vai trũ quan trng phõn tớch s tng quan ca dung hiu nng tng ng Di õy l mt s cỏc phn mm o hiu nng truy lng ca b nh vi tc ca CPU vi hiu nng tớnh toỏn Cỏc cp b nh ngoi thụng dng : chng trỡnh ny s tin hnh o thi gian, tn sut truy cp b nh Cỏc phn mm o hiu nng ca b nh trờn mỏy trm : IOStone, Bonnie++, thc hin cỏc phộp toỏn i vi cỏc b giỏ tr u vo cú kớch thc khỏc IOZone ú IOStone c coi l chng trỡnh o hiu nng truy cp b Cỏc chng trỡnh o hiu nng truy cp b nh s cho ngi qun nh ngoi u tiờn trờn th gii tr bit c kớch thc ca bi toỏn nh th no l ti u nht i vi tng Cỏc phn mm o hiu nng truy cp h thng file mng: NFSStone, mỏy tớnh ca h thng NHFStone Phn mm o hiu nng ca th vin chng trỡnh Hu ht cỏc chng trỡnh o hiu nng thuc loi ny c vit bng ngụn Khi xõy dng cỏc th vin chng trỡnh, mt nhng yờu cu t l ng C hoc C++ phi kim tra cỏc hm th vin cú hot ng tt khụng, tng thớch vi 1.4 S phỏt trin ca cỏc phn mm o hiu nng h thng khụng.Tuy nhiờn s chng trỡnh o hiu nng ca th vin lp trỡnh Cỏc chng trỡnh ỏnh giỏ hiu nng u tiờn xut hin vo nhng nm 1980 l khụng nhiu, mt s i din cho nhng phn mm thuc loi ny l : v c ỏp dng cho nhng kin trỳc mỏy tớnh, h thng tớnh toỏn c th, sau ATLAS o hiu nng ca th vin tớnh toỏn BLAS ú mt s chng trỡnh c phỏt trin cú th o hiu nng ca nhng h Linpack o hiu nng ca th vin tớnh toỏn Lapack thng mỏy tớnh khỏc Hin cỏc chng trỡnh o hiu nng ó phỏt trin rt NetPIPE o hiu nng ca th vin truyn thụng ip MPI V bn cht phong phỳ, v s lng v c ỏp dng ỏnh giỏ mỏy tớnh n hoc c h NetPIPE l chng trỡnh dựng so sỏnh hiu nng truyn thụng gia mt s thng v nhiu mt Quỏ trỡnh phỏt trin ca cỏc phn mm o hiu nng cú giao thc, nhiờn NetPIPE thng c cu hỡnh biờn dch ỏnh giỏ th c chia thnh hai khớa cnh chớnh sau : s phỏt trin cỏc chng trỡnh hiu nng ca mụi trng truyn thụng thit lp bi th vin MPI cỏc h cú th o hiu nng ca nhiu h thng v s thng nht th nguyờn ca thng tớnh toỏn song song phõn cm cỏc chng trỡnh o hiu nng 16 17 S phỏt trin v kh nng tng thớch h thng ca cỏc chng trỡnh o vi kt qu o hiu nng tớnh toỏn v Mbps (s triu bit truyn thụng trờn mt hiu nng : ban u cỏc chng trỡnh o hiu nng thng c vit ỏnh giõy) i vi cỏc kt qu o hiu nng truyn thụng S thng nht ny cho giỏ hiu nng ca nhng h thng c th iu ny c th hin qua mt s phộp xõy dng lờn cỏc c s d liu v hiu nng v kh nng so sỏnh hiu vớ d nh sau : nng ca cỏc h thng mỏy tớnh khỏc trờn th gii - Gúi phn mm NASA Parallel Benchmark c vit ỏnh giỏ hiu nng tớnh toỏn ca h thng tớnh toỏn song song phõn cm ca c quan nghiờn cu v tr M vi cỏc chng trỡnh ht nhõn v phn mm mụ phng da trờn nhng yờu cu nghiờn cu thc t Sau ny cỏc chng trỡnh o hiu nng gúi phn mm NPB ó c hon thin vi cỏc module vit bng ngụn ng C, Fortran v High Performance Fortran vi cỏc ti u vo cú kớch thc khỏc Thc t cho thy NPB tng thớch vi hu ht cỏc h thng tớnh toỏn song song trờn th gii Phn mm Linpack ban u c tỏc gi Jack Dogarra vit o tc thc hin hai hm DGEFA v DGESL th vin tớnh toỏn Lapack vit bng ngụn ng Fortran Sau ny Linpack ó c s dng rng rói ỏnh giỏ hiu nng tớnh toỏn ca CPU n v c phỏt trin thờm phiờn bn vit bng ngụn ng C Hin ó xut hin cỏc cụng c ỏnh giỏ hiu nng c cung cp di dng cỏc gúi Trong gúi bao gm nhiu chng trỡnh o hiu nng vi nhng mc tiờu o khỏc Nhng gúi chng trỡnh o hiu nng ph bin l : NPB - Nasa Parallel Benchmark), ParkBench - Parallel Kernel Benchmark, SPEC - Standard Performance Evaluation Cooporation, LMBench ca hóng Hewllet Packard S thng nht th nguyờn ca cỏc chng trỡnh o hiu nng : Cỏc chng trỡnh o hiu nng ban u s dng cỏc th nguyờn c nh ngha riờng Sau ny hu ht cỏc chng trỡnh o hiu nng gn õy u s dng hai th nguyờn sau : MFLOPS (s triu ln phộp tớnh s thc trờn mt giõy) i 18 19 CHNG KIN TRC CA H THNG TNH TON SONG khai xõy dng h thng tớnh toỏn song song Mc tiờu xõy dng mt mụi SONG PHN CM trng tớnh toỏn song song n nh tin ti hi nhp vo h thng tớnh toỏn 2.1 Gii thiu chung li Vit Nam v quc t.(Grid Computing) Trong cụng cuc cụng nghip hoỏ, nhu cu ng dng cụng ngh thụng tin vo Cỏc yờu cu t cho h thng: cỏc hot ng nghiờn cu khoa hc v tin hc hoỏ xó hi ũi hi gii quyt - Cung cp mt mụi trng tớnh toỏn n nh, hiu nng cao nhiu bi toỏn x lý ln vi lng khng l m cỏc mỏy tớnh tun t - Cung cp mt mụi trng lp trỡnh cho nhng ngi lp trỡnh chuyờn khụng th thc hin c Trong thi gian gn õy cụng ngh s dng cỏc nghip, cng nh khụng hiu sõu v lp trỡnh song song H tr v chy mỏy tớnh n, ghộp ni vi thnh cm (cluster) v ci t cỏc phn mm chng trỡnh t xa c bit cú th tớnh toỏn nh mt mỏy tớnh song song H thng nh vy - H thng c trin khai trờn h thng mỏy tớnh hin cú ca trung tõm hiu c gi l h thng tớnh toỏn song song phõn cm, h thng ny to nng v kh nng m rng cao ang c trin khai m rng cỏc trung nhng sc mnh tớnh toỏn cc ln vi tớnh sn sng cao, dn thay th vai trũ tõm khỏc: Trung tõm mỏy tớnh trng i hc bỏch khoa H Ni nhng siờu mỏy tớnh vi nhiu CPU chia s b nh mt th thng nht Gii phỏp cho cỏc yờu cu trờn l mt h thụng tớnh toỏn song song da trờn t tin kin trỳc mỏy tớnh cluster Cụng ngh tớnh toỏn song song phõn cm ó m c hi cho c cỏc nc 2.2 Phõn loi cỏc kiu kin trỳc song song khụng cú nn cụng nghip phn cng mnh v kinh t cha phỏt trin ch 2.2.1 Kin trỳc mỏy tớnh Von Newmann to nhng siờu mỏy tớnh cho riờng mỡnh vi giỏ thnh r Cỏc mỏy tớnh hin u xõy dng theo mụ hỡnh Von Newmann (tờn nh Vit Nam iu kin kinh t cũn nghốo, cha kinh phớ u t bỏc hc John Von Newmann) nhng mỏy tớnh ln t tin, ú nhu cu tớnh toỏn ln phc v cho Mỏy tớnh Von Newmann s dng khỏi nim chng trỡnh ó c lu tr sn vic nghiờn khoa hc, cng nh cỏc ng dng thc tin l rt ln Gii phỏp CPU chy mt chng trỡnh ó c lu tr sn, ú ch rừ cỏc chui xõy dng h thng tớnh toỏn song song phõn tỏn da trờn liờn kt cỏc mỏy tớnh thao tỏc c v ghi trờn b nh riờng l ang c trin khai Tuy nhiờn, mt nhc im l phỏt trin ng dng cỏc chuyờn gia cụng ngh v ngi s dng u cui khụng chuyờn phi bit v h thng (h iu hnh, c ch phõn cụng gia cỏc tin trỡnh, cõn bng ti v lp trỡnh song song vi MPI/PVM) Trong ú cỏc h thng siờu mỏy tớnh a x lý, ny ó c nghiờn cu v gii quyt cỏc c ch t ng ca chng trỡnh dch gii quyt ny Trung tõm tớnh toỏn hiu nng cao trng i hc Bỏch Khoa tin hnh nghiờn cu, trin 44 CHNG CC PHNG PHP O HIU NNG 45 thc giõy).Tuy nhiờn, tu theo tng mc ớch c bit, cú th tn ti nhng th nguyờn khỏc (tuy nhiờn hin iu ny rt ớt xy ra), vớ d nh th nguyờn kt qu tr v ca ht nhõn IS (Interger Sort) v EP 3.1 o hiu nng tớnh toỏn (Embrassingly Parallel) gúi phn mm NPB cú th nguyờn l MOPS Nguyờn tc hot ng chung ca cỏc chng trỡnh o hiu nng tớnh toỏn l i vi ht nhõn IS, phộp toỏn c thc hin l sp xp s nguyờn cũn i thc hin mt s ln cỏc cõu lnh tớnh toỏn, o thi gian chy ton b chng vi ht nhõn EP, phộp toỏn c thc hin l sinh ngu nhiờn cỏc s phc trỡnh, sau ú tớnh kt qu cú dng s phộp tớnh mt n v thi gian n v o hiu nng thụng dng nht hin l MFLOPS, tớnh c hoc tng s cõu lnh, tng s hm thc hin mt n v thi gian kt qu theo th nguyờn ny cn phi xỏc nh thi gian thc hin chng Nhng chng trỡnh o hiu nng tớnh toỏn ban u nh WhetStone, trỡnh (Benchmark Time) v tng s phộp toỏn du phy ng (Floating Point DhryStone o hiu nng bng cỏch thc hin mt cỏc module con, mi Operation Count) c thc hin module cú chc nng thc hin phộp toỏn trờn cỏc kiu d liu riờng nh : s Thi gian thc hin chng trỡnh (Benchmark Time) ký hiu l T(N,p) : nguyờn, s thc hay thc hin cỏc cõu lnh nh : lnh r nhỏnh, lnh gi cỏc c nh ngha l thi gian thc hin bi toỏn l N (size N) vi p vi x lớ chng trỡnh Vi mi module, ngi s dng cú th thay i cỏc tham s Bi toỏn c gi l cú ln N nu vector biu din cỏc tham s u vo u vo cho phự hp vi tng h thng c th Cỏc tham s ny liờn quan n ca bi toỏn cú N phn t kớch thc ca d liu u vo di dng s nghỡn ln on lnh (instruction) S phộp toỏn du phy ng (floating point operation count) ký hiu l F(N) thc hin mi module Kt qu tr v ca chng trỡnh s cú th nguyờn i lng ny c tớnh bng s phộp toỏn du phy ng cn c thc hin c nh ngha riờng nh : gii quyt bi toỏn cú kớch thc N Vic kim tra c tin hnh trờn c MWIPS (s nghỡn on lnh ca WhetStone n v thi gian) i vi bi toỏn o hiu nng v chng trỡnh ci t tng ng xỏc nh s cỏc kt qu tr v ca chng trỡnh WhetStone phộp tớnh du phy ng cn phi thc hin vic gii quyt cỏc bi toỏn DhryStone Per Second (s vũng lp DhryStone n v thi gian) i n gin Hn na cú th cũn cn phi cú mt chng trỡnh úng vai trũ b vi kt qu tr v ca chng trỡnh DhryStone m hoc mt phn cng chuyờn dng dựng m cỏc phộp toỏn du phy Cỏc chng trỡnh o hiu nng tớnh toỏn t dng mó lnh n gin (Synthetic ng c thc hin gii quyt cỏc bi toỏn phc phõn bit cỏc Code) c phỏt trin lờn thnh cỏc chng trỡnh (hoc module chng trỡnh) loi phộp tớnh du phy ng, ngi ta nh ngha thờm cỏc loi s o nh sau thc hin mc ớch c th hn tớnh toỏn khoa hc, ú l cỏc ht nhõn Benchmark floating point operation count, ký hiu l FB(N) : l s phộp (kernel) v mụ phng ng dng (Simulation Application) i vi nhng toỏn du phy ng c s dng thc hin bi toỏn dng tun t chng trỡnh dng trờn, cỏc phộp toỏn ch yu thc hin trờn s thc v kt qu c tr v cú th nguyờn l MFLOPS (s triu ln phộp toỏn s 47 46 Hardware floating point operation count, ký hiu l FH(N,p) : l ton b s 3.2 o hiu nng truy cp b nh phộp toỏn du phy ng m phn cng phi thc hin gii quyt bi toỏn Cỏc phn mm o hiu nng truy cp b nh (RAM) thng c xõy dng song song vi p vi x lớ Giỏ tr ny cú th ln hn giỏ tr FB(N) dng theo nguyờn tc sau : Di õy l bng biu din s phộp toỏn trờn du phy ng (flop) thc s i - Cp phỏt mt lng ln b nh cho cỏc bin tnh s dng vi tng phộp tớnh c th : chng trỡnh (thng l kiu mng chiu vi cỏc phn t s thc) - Thc hin cỏc phộp toỏn cng, tr, nhõn, chia hoc t hp cỏc phộp toỏn Kiu phộp toỏn s thc S phộp toỏn s thc (flop) trờn, o thi gian thc hin c chng trỡnh, t ú tớnh kớch thc ca nhng d liu ó cp phỏt c x lý mt n v thi gian Kt qu tr v ca cỏc phn mm o hiu nng truy cp b nh thng Chia, cn bc hai cú th nguyờn l MB/s (MegaByte per Second) Th nguyờn ny biu din d Ly tha, sin, cos liu tớnh theo MegaByte c x lý vũng giõy cng, tr, nhõn Mt c im ca h iu hnh Linux l tng kớch thc ca b nh cn Bng 3.1 S tng ng cỏc phộp toỏn s thc v n v flop T hai thụng s trờn suy s phộp toỏn du phy ng thc hin mt n v thi gian (Benchmark Performance) ký hiu l RB(N,T): c nh ngha bng t l ca Benchmark floating point operation count so vi Benchmark Time cp phỏt vt dung lng ca b nh thỡ s dn n vic truy cp vo vựng m swap Swap thuc vo b nh ngoi nờn tc truy cp s chm hn tc truy cp vo b nh rt nhiu, iu ny s gõy vic gim t ngt tc thc hin cỏc phộp toỏn trờn T cỏc kt qu o hiu nng truy cp b nh trong, ngi qun tr cú th bit c kớch thc cc i ca bi toỏn l bao nhiờu thỡ tc tớnh toỏn l cao nht RB ( N , p) = FB ( N ) T ( N , p) n v o ca i lng ny l MFLOP/s Qua cụng thc nh ngha trờn, ta thy rng hiu nng ca h thng c ỏnh giỏ da trờn benchmark floating point operation count hn l da vo cỏc phộp toỏn du phy ng ó thc s c phn cng thc hin Mc dự vic tớnh toỏn vi b nh phõn tỏn cú th s thc hin nhiu phộp tớnh hn l vic tớnh toỏn tun t, nhiờn ch cú Benchmark floating point operation count l c s dng o hiu nng ca h thng 3.3 o hiu nng truyn thụng Cỏc chng trỡnh o hiu nng truyn thụng luụn cú hai thnh phn, module server ci t trờn mỏy ớch v module client ci t trờn mỏy ngun Module server s gi cỏc gúi tin cú kớch thc khỏc n mỏy ớch, mỏy ớch s o thi gian t lỳc gi n lỳc nhn, kớch thc ca gúi tin nhn c Tựy theo tng phn mm m nhng kt qu ny cú thờ c hin th ti mỏy ớch hoc c gi v v hin th ti mỏy ngun thc hin iu ny, hai module server v client s to hai kờnh thụng tin sau : 48 49 Kờnh iu khin : kờnh ny cú nhim v truyn cỏc tham s thit lp ban ỏnh giỏ hiu nng th vin phn mm mt cỏch giỏn tip : Khụng phi u, thụng tin v cu hỡnh (kh nng ny cho phộp dựng module client thit th vin phn mm no cng tn ti phn mm riờng ỏnh giỏ hiu nng lp cu hỡnh ca mỏy ớch) Kờnh ny cng úng vai trũ truyn kt qu v Trong trng hp ny thỡ quỏ trỡnh ỏnh giỏ hiu nng cú th thc hin mt mỏy ngun (nu cn) cỏch giỏn tip da vo cỏc phn mm chuyờn dng khỏc, vớ d nh phn mm Kờnh d liu : kờnh ny c lp vi kờnh iu khin cú chc nng truyn cỏc o hiu nng truyn thụng NetPIPE cú th c s dng ỏnh giỏ hiu gúi d liu t mỏy ngun n mỏy ớch thc hin phộp o, quỏ trỡnh kt nng ca cỏc th vin truyn thụng ip theo chun MPI Phn mm ny cho ni v giao thc truyn thụng tu thuc vo mc ớch o hiu nng v tuõn phộp nh hng biờn dch cú s dng cỏc hm truyn thụng ip hoc khụng, theo s thit lp ban u ca kờnh iu khin so sỏnh tc truyn thụng mng trng hp cú v khụng s dng th Tc truyn d liu trờn mng ph thuc vo mt s yu t sau : vin MPI s cho thy hiu nng ca th vin ny - Giao thc gi v nhn tin - Kớch thc gúi tin gi - Kớch thc b nh m ca socket ti mỏy gi v mỏy nhn Cỏc thụng s ny cú th c thay i biờn dch cỏc module hoc nhp vo di dng tham s thc hin chng trỡnh Kt qu o hiu nng truyn thụng mng thng cú th nguyờn l MBps (MegaBit per second) õy l tng s bit truyn c giõy 3.4 o hiu nng ca th vin phn mm o hiu nng ca th vin lp trỡnh thc cht l vic o thi gian thc hin mt s hm quan trng th vin vi cỏc giỏ tr u vo khỏc Tu vo chc nng ca th vin cng nh mc ớch ca vic ỏnh giỏ hiu nng m cú hai cỏch ỏnh giỏ hiu nng ca th vin trc tip v giỏn tip ỏnh giỏ hiu nng th vin phn mm mt cỏch trc tip : mt s chng trỡnh kiu ny l Linpack ỏnh giỏ hiu nng th vin tớnh toỏn Lapack, ATLAS ỏnh giỏ hiu nng th vin tớnh toỏn BLAS Kt qu tr v cú th nguyờn ph thuc vo chc nng ca th vin, vớ d Linpack tr v kt qu cú th nguyờn l MFLOPS 50 CHNG XY DNG CHNG TRèNH THC HIN QUI TRèNH O HIU NNG 51 Vỡ nhng lý trờn m ta cn n mt cụng c tng i sut hn v mt h thng quỏ trỡnh ỏnh giỏ hiu nng cú th tin hnh mt cỏch thun li hn Cỏc chng trỡnh s t ng hoỏ vic thc hin cỏc cụng vic sau : - Thay i cỏc giỏ tr u vo : Cỏc giỏ tr u vo c xỏc nh da trờn cỏc 4.1 Xõy dng chng trỡnh thc hin quy trỡnh o hiu nng tham s thc t ca h thng BKCluster Cỏc phn mm o hiu nng c cung cp t nhiu ngun khỏc nhau, - V biu da trờn mt s giỏ tr u : quỏ trỡnh v biu c thc vit bng nhiu ngụn ng lp trỡnh nh C, C++, Fortran Cú nhng chng hin da trờn vic s dng phn mm GnuPlot GnuPlot l chng trỡnh v trỡnh ch c vit bng nht mt ngụn ng nh NetPerf, NetPIPE vit th, biu dng 2D v 3D cung cp kốm theo h iu hnh Linux 7.3 bng ngụn ng C, Linpack vit bng Fortran, nhng cng tn ti hin tng cú th thc hin c nhng iu trờn, ta cn phi a kt qu nh mt gúi phn mm cú cỏc chng trỡnh c vit bng nhiu ngụn dng tng thớch vi gnuplot, thụng thng v biu dng 2D thỡ ch cn ng khỏc nh cỏc chng trỡnh o hiu nng NPB Hn na, mi file d liu chia thnh hai ct, ú ct th nht l d liu trc honh, ct chng trỡnh s cú th liờn kt n nhiu th vin khỏc nhau, ú cú th th hai l d liu ca trc tung iu ny dn n vic cỏc cõu lnh in giỏ tr vin sn cú h iu hnh nh pthread.h, math.h, nhng ng thi cỏc chng trỡnh cn phi c thay i cho phự hp cng cú nhng th vin chuyờn dng nh MPICH 4.2 Chng trỡnh thc hin cỏc cụng vic o hiu nng Cỏc phn mm thng c cung cp mó ngun m di dng mt cỏc 4.2.1 Chng trỡnh thc hin vic o hiu nng tớnh toỏn file ngun, file header, khụng phi phn mm no cng c cung cp kốm Quỏ trỡnh o hiu nng tớnh toỏn c thc hin vi hai phn mm Linpack theo hai file tr giỳp biờn dch l config v makefile Vỡ vy dch v chy v NPB Phn mm Linpack dựng o hiu nng tớnh toỏn ca CPU n, chng trỡnh ụi ngi thc hin cn phi trc tip a vo nhng tham gúi phn mm NPB c s dng o hiu nng tớnh toỏn ca ton b h s hoc thay i mt vi tham s makefile cho phự hp vi h thng c thng th - Chng trỡnh thc hin quỏ trỡnh o hiu nng tớnh toỏn CPU n : Kt qu ca mi phn mm thng l nhiu thụng s, ú v biu Do phn mm Linpack c cung cp di dng file ngun vit bng ngụn v ỏnh giỏ hiu nng, ta ch cn chỳ ý n mt vi giỏ tr tiờu biu Vic c ng Fortran cho nờn cn cú quỏ trỡnh biờn dch sang file execute v sau ú cỏc kt qu tr v ca phn mm cng cn phi tham kho thờm mt s ti chy chng trỡnh Kt qu chng trỡnh s c tr v di dng nhiu ct, liu hng dn (thng l ly ti trang web ca nhng nh cung cp) iu mi ct cú mt ý ngha riờng nh tc tớnh toỏn, chớnh xỏc Hn na ny dn n quỏ trỡnh ỏnh giỏ kt qu (thay i cỏc giỏ tr u vo, v biu phộp o cng c thc hin tt c ln, ln ú cú th cho nhng kt qu , nhn xột) ph thuc nhiu vo cỏ nhõn ngi thc hin o hiu nng khỏc nhau, giỏ tr nht ta cn l tc tớnh toỏn - Chng trỡnh c vit thc hin nhng vic sau : 52 53 Dựng trỡnh biờn dch g77 dch mó ngun ca Linpack thnh dng execute Biờn dch nhiu chng trỡnh : th mc config nm th mc Thc hin file execute, thng kờ kt qu, a hiu nng tớnh toỏn ca CPU cha gúi phn mm NPB cú cung cp file suite.def cho phộp biờn dch nhiu - Chng trỡnh thc hin quỏ trỡnh o hiu nng tớnh toỏn ca ton b h chng trỡnh ch bng mt dũng lnh File ny cú dng ct v nhiu dũng thng vi mi dũng cú dng nh sau : Gúi phn mm NPB ó cung cp cho ngi s dng makefile vit sn Thc tờn_chng_trỡnh cht ca makefile chớnh l mtchng trỡnh c bit cho nờn i vi gúi phn lp_d_liu mm NPB, ta khụng cn phi xõy dng chng trỡnh riờng m cú th s dng Ngi s dng hiu chnh ni dung ca file suite.def v thc hin lnh sau : $make suite luụn makefile cú sn theo cỏch : Biờn dch tng chng trỡnh : ngi s dng biờn dch chng trỡnh bng Cỏc chng trỡnh tng ng s c biờn dch, kt qu nm th mc NPB/bin Quỏ trỡnh chy cỏc chng trỡnh s c thc hin bng lnh dũng lnh theo dng sau : $make s_tin_trỡnh tờn_chng_trỡnh NPROCS=# CLASS=kiu_lp mpirun vi progfile í ngha cỏc tham s trờn nh sau : 4.2.2 Chng trỡnh thc hin o hiu nng truy cp b nh tờn_chng_trỡnh : õy l tờn ca chng trỡnh cn biờn dch, yờu o hiu nng b nh c thc hin bng chng trỡnh Stream cu vit bng ch thng (vớ d is tng ng vi ht nhõn IS) Chng trỡnh ny c cung cp mó ngun vit bng ngụn ng C v cú th # : s tin trỡnh m bi toỏn sinh ra, lu ý rng gúi phn mm NPB cú biờn dch bng gcc Tuy nhiờn mt hn ch ca chng trỡnh l kớch thc nhng rng buc sau v s tin trỡnh ca tng ht nhõn hoc mụ phng ng mng giỏ tr u vo c nh ngha thụng qua mt marco chng dng : trỡnh Hn ch trờn dn n vic nu mun thay i giỏ tr ny thỡ cn phi sa - Cỏc ht nhõn CG, FT, MG, IS v mụ phng ng dng LU yờu cu s tin trc tip trờn code trỡnh cú dng lu tha ca (2k) Trờn c s ú, ta vit chng trỡnh thc thi nhng cụng vic sau : - Cỏc mụ phng ng dng BT v SP yờu cu s tin trỡnh cú dng bỡnh - Biờn dch mt cỏc file cú kh nng execute vi giỏ tr mng d liu phng ca s nguyờn a2 u vo bin thiờn khong cho trc, iu ny c thc hin thụng qua - Ht nhõn EP cú s tin trỡnh khụng b rng buc vũng lp kiu_lp : thuc s cỏc lp S, W, A, B, C - Thc thi ln lt cỏc file trờn, cỏc s o tng ng vi tng kớch thc Vớ d biờn dch ht nhõn EP, s tin trỡnh bng 4, lp d liu W, ta ỏnh mng ln lt c ghi vo file cha kt qu lnh sau - Gi chng trỡnh gnuplot v biu ng vi cỏc kt qu trờn, qua biu ta $make ep NPROCS=4 CLASS=W thy c tc truy vo b nh cc i v s gim t ngt ca tc tớnh toỏn bt u cú s truy cp vo swap 54 55 4.2.3 Chng trỡnh thc hin o hiu nng truyn thụng 4.2.4 Chng trỡnh thc hin o hiu nng th vin MPICH Quỏ trỡnh o hiu nng truyn thụng mng c thc hin bng phn mm Hiu nng ca MPICH s c th hin qua tc truyn thụng ca mng NetPerf Module client v server ca Netperf cú tờn tng ng l netperf v s dng cỏc hm th vin Quỏ trỡnh o tc gi tin mng cú s netserver Vic ci t module client v module server trờn mỏy ngun v dng cỏc hm truyn thụng ca th vin MPICH c tin hnh bng phn mỏy ớch hon ton cú th tin hnh thụng qua makefile c cung cp kốm mm NetPIPE Vic biờn dch chng trỡnh cú th s dng trc tip makefile theo phn mm cú sn Sau biờn dch, ta s chy chng trỡnh song song trờn hai mỏy Sau biờn dch, ta tin hnh vic chy module server trờn mỏy ớch, m trm Chng trỡnh s tin hnh gi cỏc thụng ip cú kớch thc khỏc cng giao tip vi mỏy ngun, ngm nh l cng 12685 gia hai mỏy v o tc truyn thụng $./netserver p 12685 Chng trỡnh thc hin cỏc cụng vic sau : NetServer s chy di dng mt daemon c lp, ch cỏc yờu cu t phớa - Sinh progfile vi cỏc thụng s nhp vo t chng trỡnh mỏy ngun Mỏy ngun s ln lt gi cỏc gúi tin cú kớch thc khỏc - Copy file chy chng trỡnh vo cỏc th mc tng ng trờn mỏy trm n mỏy ớch, sau ú nhn v hin th kt qu tr v Khi thc hin o hiu - Gi lnh mpirun thc hin chng trỡnh nng truyn thụng h thng BKCluster, ta o tc truyn thụng s - Gi chng trỡnh gnuplot v biu da trờn cỏc kt qu tr v dng giao thc TCP vi gúi tin cú kớch thc ln lt l byte, byte, byte, 64 byte, 256 byte, 1KB, 4KB, 16KB, 32KB v 64KB Chng trỡnh thc hin nhng vic sau : - Thc hin chng trỡnh vi cỏc kớch thc gúi tin thay i, vic ny s c tin hnh theo on chng trỡnh sau : for i in 64 256 1K 4K 16K 32K 64K /netperf H remote_host -m ${i} done ú remote_host l tờn ca mỏy ớch - Nhn giỏ tr v v a kt qu di nh dng tng thớch vi gnuplot 56 CHNG K T QU O HIU NNG 57 Kiu s thc Thi gian (giõy) Hiu nng (MFLOPS) chớnh xỏc n 2.000E-02 3.433E+01 chớnh xỏc kộp 1.600E-02 4.292E+01 5.1 Kt qu o hiu nng tớnh toỏn Trong x lý tun t, chng trỡnh chy trờn mt mỏy tớnh n l, tc tớnh toỏn ph thuc vo tc CPU v dung lng b nh Trong h thng song song cluster, mt bi toỏn c chia thnh nhiu tin trỡnh v chy trờn cỏc mỏy tớnh ni mng Cỏc tin trỡnh thc hin x lý v giao tip vi qua mng Do giao tip qua mng, ngoi tc ca CPU v dung lng b nh, tc mng cng l mt yu t quyt nh n tc thc hin bi toỏn Vi h thng song song cluster, cỏc thnh phn quyt nh trc tip ti hiu nng h thng l khụng ng nht Kt qu o hiu nng tớnh toỏn thu c sau quỏ trỡnh thc chng trỡnh Linpack o hiu nng tớnh toỏn ca CPU n v cỏc ht nhõn, mụ phng ng dng o hiu nng tớnh toỏn ca ton b h thng c thc hin ti Trung tõm mỏy tớnh Trng i hc Bỏch khoa H Ni 5.1.1 Kt qu o hiu nng tớnh toỏn ca CPU n Tin hnh o hiu nng tớnh toỏn CPU n vi cỏc mỏy trm, ta thu c kt qu nh sau : Bng 5.1 Kt qu o hiu nng tớnh toỏn CPU n ỏnh giỏ: CPU cú tc khỏc iu ny lm cho nng lc x lý ti mi nỳt l khỏc nhau, nhim v tớnh toỏn ca mt chng trỡnh song song thng c chia u cho cỏc tin trỡnh Cỏc tin trỡnh ny c phõn b trờn cỏc nỳt cú tc CPU khỏc Mt iu nhn thy l tc thc hin trờn nỳt cú CPU yu nht s quyt nh tc thc hin ton b chng trỡnh Nh vy h s tng tc thc hin chng trỡnh trờn h thng cluster s t cao nht so sỏnh vi nỳt yu nht 5.1.2 Kt qu o hiu nng tớnh toỏn ca ton b h thng Phn mm NPB c s dng ph bin ỏnh giỏ hiu nng ca ton b h thng tớnh toỏn song song phõn cm Tuy nhiờn, thc hin c cỏc chng trỡnh gúi phn mm ny cng ũi hi phi thit lp mt h thng n nh Th nguyờn ca cỏc kt qu tr v u cú dng l Mops (biu th s triu ln phộp toỏn c thc hin giõy) Gia cỏc ht nhõn v mụ phng chng trỡnh, ý ngha ca opertion cú th khỏc : 58 59 - i vi ht nhõn EP, operation l phộp toỏn sinh ngu nhiờn s phc Ht nhõn IS thc hin bi toỏn song song sp xp dóy s nguyờn Kt qu ca Theo ti liu hng dn ca NASA cụng b cú th tớnh c operation ht nhõn IS phn ỏnh hiu nng tớnh toỏn i vi bi toỏn song song cn nhiu tng ng vi khong 49.7 flop, t ú ta cú th quy i gia hai giỏ tr thao tỏc truyn thụng v truy cp vo b nh trờn mỏy trm thc - i vi ht nhõn IS, operation l phộp toỏn sp xp song song hin cỏc phộp toỏn s nguyờn - i vi ht nhõn CG, MG, FT v cỏc mụ phng ng dng LU, BT, SP, IS ln lt c biờn dch v thc hin trờn s mỏy trm l 1, 2, 4, vi lp operation chớnh l phộp toỏn trờn s thc, ú Mops trựng vi d liu l A, kt qu thu c nh sau : MFLOPS Thc hin cỏc ht nhõn EP, IS, CG, MG trờn cỏc mỏy trm ca h thng, ta thu c kt qu nh sau : Kt qu o hiu nng bng ht nhõn EP : ht nhõn ny s thc hin bi S mỏy toỏn song song sinh ngu nhiờn cỏc cp s thc Kt qu ht nhõn EP s cho trm thy hiu nng tớnh toỏn ca h thng i vi cỏc bi toỏn thc hin ớt thao tỏc Mops/s total Mops/s/process 5.33 5.33 truyn thụng EP ln lt c biờn dch v chy trờn s mỏy trm ln lt l 0.41 0.20 1, 2, 4, 6, vi lp d liu l A, kt qu thu c nh sau : 0.30 0.08 0.21 0.03 S mỏy trm Kt qu (Mops) Kt qu (MFLOPS) 1.08 53.68 2.14 106.29 4.30 213.58 6.02 299.01 7.99 396.86 Bng 5.3 Kt qu o hiu nng tớnh toỏn bng ht nhõn IS Kt qu o hiu nng bng ht nhõn CG Ht nhõn CG thc hin cỏc phộp toỏn trờn ma trn tha Kt qu ca ht nhõn CG phn ỏnh hiu nng tớnh toỏn i vi bi toỏn song song cn nhiu thao tỏc truyn thụng v truy cp vo b nh trờn mỏy trm thc hin cỏc phộp toỏn s thc CG ln lt c biờn dch v thc hin vi s tin trỡnh l 1, 2, 4, vi lp Bng 5.2 Kt qu o hiu nng tớnh toỏn bng ht nhõn EP Kt qu o hiu nng bng ht nhõn IS : d liu l A, kt qu thu c nh sau : 60 61 Mt iu ỏng lu ý bng trờn ú l thi gian chy ca chng trỡnh S mỏy trm Mops/s total Mops/s/process MG i vi d liu kiu A Cỏc s liu thc t cho thy thi gian chy l ln hn ting i vi cu hỡnh mỏy CPU 500MHz v 256 MB RAM Lỳc ny 17.36 17.36 dung lng swap phi s dng l 70.084 MB 7.83 3.91 Tin hnh chy bi toỏn MG vi cỏc lp d liu nh hn lp A l cỏc lp S v 1.96 0.49 W, thi gian gim xung cũn 0.16 v 10.49 giõy v hiu nng thu c ln 0.79 lt l 47.09 v 57.97 Mops Cỏc kt qu trờn chng t vai trũ quan trng ca 6.35 b nh i vi tc tớnh toỏn Bng 5.4 Kt qu o hiu nng tớnh toỏn bng ht nhõn CG Kt qu o hiu nng bng mụ phng chng trỡnh LU Chng trỡnh LU phn ỏnh hiu nng tớnh toỏn i vi bi toỏn song song cn Kt qu o hiu nng bng ht nhõn MG : nhiu thao tỏc truy cp b nh cache v truyn thụng Ht nhõn MG phn ỏnh hiu nng tớnh toỏn i vi bi toỏn song song cn LU ln lt c biờn dch vi s tin trỡnh l 1, 2, 4, vi lp d liu l A, nhiu thao tỏc truy cp vo b nh trờn mỏy trm thc hin cỏc phộp kt qu thu c nh sau : toỏn s thc MG ln lt c biờn dch vi s tin trỡnh l 1, 2, 4, vi lp d liu l A, kt qu thu c nh sau : S mỏy trm Mops/s total Mops/s/process 37.0 37.0 S mỏy trm Mops/s total Mops/s/process 52.37 26.19 - - 78.91 19.73 31.76 15.88 40.09 5.12 37.83 9.46 31.85 3.98 Bng 5.6 Kt qu o tớnh toỏn bng mụ phng chng trỡnh LU Kt qu o hiu nng bng mụ phng chng trỡnh SP Kt qu ca chng trỡnh SP phn ỏnh hiu nng tớnh toỏn i vi bi toỏn Bng 5.5 Kt qu o hiu nng tớnh toỏn bng ht nhõn MG song song cn nhiu thao tỏc truy cp vo b nh 62 63 SP ln lt c biờn dch vi s tin trỡnh l v 4, lp d liu l A, kt qu S mỏy trm Mops/s total Mops/s/process 39.57 39.57 43.87 10.97 Bng 5.7 Kt qu o tớnh toỏn bng mụ phng chng trỡnh SP MOPS thu c nh sau : 90 80 70 60 50 40 30 20 10 EP IS CG MG LU SP BT S mỏy trm Kt qu o hiu nng bng mụ phng chng trỡnh BT Kt qu ca chng trỡnh BT phn ỏnh hiu nng tớnh toỏn i vi bi toỏn song song cn nhiu thao tỏc truyn thụng v truy cp vo b nh cache BT ln lt c biờn dch vi lp s tin trỡnh l 4, lp d liu l W, kt qu thu c nh sau : Hỡnh 5.1 Biu tng quan gia hiu nng v s mỏy trm ỏnh giỏ: Qua cỏc giỏ tr thu c ỏnh giỏ hiu nng tớnh toỏn ca h thng, ta rỳt kt lun s b sau : s mỏy trm tham gia tớnh toỏn tng S mỏy trm Mops/s total Mops/s/process 66.11 66.11 67.13 16.78 lờn, tc tớnh toỏn tng cng s tng lờn vi nhng bi toỏn thc hin ớt thao tỏc truyn thụng Tuy nhiờn, thc hin nhng bi toỏn yờu cu thc hin nhiu thao tỏc truyn thụng, hiu nng ca h thng s gim s mỏy trm tham gia tớnh toỏn tng lờn Nhng iu trờn cho thy tc truyn thụng mng nh hng bi nhiu yu t nh tc ca card mng, ng truyn, khong cỏch, thit b chuyn mch, thit b u cui nh hng trc Bng 5.8 Kt qu o tớnh toỏn bng mụ phng chng trỡnh BT tip n kh nng tớnh toỏn ca ton b h thng Cng tng t nh CPU khụng ng nht, nỳt cú tc truyn thụng thp Da vo nhng kt qu trờn, ta biu din s ph thuc gia hiu nng tớnh toỏn vo s mỏy trm tham gia tớnh toỏn : nht s chi phi tc truyn thụng ca h thng v lm tc thc hin chng trỡnh gim mnh nht 64 65 5.2 Kt qu o hiu nng truy cp b nh tin cú kớch thc nh hn 10byte, sau ú thỡ tng nhanh kớch thc gúi tin Thc hin o hiu nng truy cp b nh bng phn mm Stream trờn nm khong t 16 n 64 byte v s khụng tng gim nhiu kớch mỏy trm cú dung lng RAM l 256 MB, ta thu c kt qu sau : thc gúi tin ln hn 64 byte (kớch thc gúi tin ln nht chng trỡnh ó - Trc xy hin tng truy cp vo b nh swap, tc truy cp b dựng l 64Kbyte) Tc truyn thụng cao nht l 29 Mbps ng vi gúi tin cú nh luụn n nh v bng 236 238 MB/s kớch thc 32KB - Khi xy hin tng truy cp swap, tc truy cp b nh s gim xung t ngt v s gim rt nhanh nu kớch thc ca bi toỏn tip tc tng lờn Kt qu ny c biu din trờn biu sau : Hỡnh 5.2 Biu tng quan kớch thc bi toỏn - tc truy cp b Hỡnh 5.3 Biu tng quan gia dung lng gúi tin v tc truyn nh thụng mng Kt qu trờn cho thy kh nng tớnh toỏn ca mỏy trm l n nh vi nhng bi toỏn cú tng giỏ tr cỏc bin cn cp phỏt nh hn 240 MB 5.3 o hiu nng truyn thụng Thc hin o hiu nng truyn thụng ca giao thc TCP gia mỏy trm v mỏy ch, ta thu c kt qu nh sau : tc truyn thụng rt nh vi cỏc gúi 5.4 o hiu nng ca th vin truyn thụng ip MPICH Thc hin quỏ trỡnh o hiu nng truyn thụng ip MPICH gia hai mỏy trm úng vai trũ nỳt tớnh toỏn bng phn mm NetPIPE, ta thu c kt qu tc truyn thụng cc i l 7.88 Mbps ng vi gúi tin truyn i l 8192 66 67 byte iu ny cho ta thy cỏc hm truyn thụng ca th vin MPICH s hot Mbps Khi kớch thc gúi tin tip tc tng thờm thỡ tc truyn thụng li ng tt nht vi cỏc thụng ip cú ln khong lõn cn 8192 byte gim i nhng ln hn Mbps S ph thuc ca tc truyn thụng vo kớch thc gúi tin c biu din Ngoi biu trờn, cỏc c tớnh ca th vin MPICH cũn c th hin khỏch qua biu sau : quan qua hai biu sau : Hỡnh 5.4 Biu tng quan gia dung lng gúi tin v tc truyn thụng ip Hỡnh 5.5 Biu tng quan gia tc v thi gian truyn thụng Da vo biu ta thy tc truyn thụng tng dn theo kớch thc gúi Biu trờn c gi l Ethernet Signature Graph, cỏc giỏ tr thi gian v tin n khong lõn cn giỏ tr 8192 byte thỡ tc cao nht l khong 7.8 tc truyn ó c ly loga c s 10 (log) Vỡ thi gian truyn tin t l vi 68 69 tng dung lng tin truyn i nờn cú th coi biu trờn l mt dng khỏc ca Qua cỏc kt qu o hiu nng trờn ta thy c nhng kt qu c th hiu biu tng quan gia dung lng gúi tin v tc truyn thụng nng ca h thng v cỏc mt tớnh toỏn, truyn thụng, truy cp b nh Do mc ớch ca h thng BKCluster l thc hin cỏc bi toỏn khoa hc nờn hiu nng tớnh toỏn ca ton b h thng l quan trng nht Kt qu ca vic thc hin gúi phn mm NPB trờn mỏy trm úng vai trũ nỳt tớnh toỏn cho thy hiu nng ln nht t c l 396.86 MFLOPS Vic tớnh toỏn song song cú li hn vic tớnh toỏn riờng trờn mỏy tớnh ch cú th tn dng c ng thi nng lc tớnh toỏn ca CPU v dung lng b nh ca tng mỏy trm Kt qu ny c th hin rừ qua kt qu ca cỏc bi toỏn EP v MG õy l hai bi toỏn hn ch s truyn thụng v cn nhiu thao tỏc tớnh toỏn c lp (EP) v truy cp vo b nh (MG) Hiu nng tớnh toỏn tng hp s tng lờn gn nh tuyn tớnh i vi s tin trỡnh thc hin bi toỏn EP (mi mỏy trm s thc hin tin trỡnh) i vi bi toỏn MG d liu lp A, vic thc hin trờn mỏy trm s rt lõu (ln hn ting) nhng ch vi hai mỏy trm ó gim thi gian xung cũn khong 122 giõy Tuy nhiờn, kt qu trờn cng phn ỏnh tc truyn thụng mng Hỡnh 5.6 Biu tng quan gia dung lng gúi tin v thi gian truyn thụng Biu trờn c gi l Ethernet Saturation Graph, nú cho thy tc truyn LAN l cha c cao Vi card mng v switch cho phộp tc truyn lờn ti 100Mbps nhng cỏc kt qu o ch cho giỏ tr ln nht l 29 Mbps i vi giao thc TCP v l 7.88 Mbps i vi cỏc hm truyn thụng ca th vin MPICH Nhc im ny xut phỏt t nguyờn nhõn ch yu l cha thit lp thụng ca cỏc hm MPICH s tng lờn rt nhanh kớch thc gúi tin tng cỏc thụng s cu hỡnh ti u (nh kớch thc Buffer ca Socket) ci t lờn ng vi khong trc im Saturation Point, sau ú dự kớch thc gúi tin th vin MPICH, vic ny ũi hi phi thu thp thờm mt s kt qu thc cú tng lờn rt nhanh (ng vi s tng thi gian truyn thụng theo hm m c nghim v dch li mó ngun ca MPICH s 10) thỡ tc truyn thụng mng cng ch tng lờn mt cỏch tuyn Do tc truyn thụng cao nht ca cỏc hm th vin MPICH l 7.88 tớnh Mbps nờn dn n hiu nng tớnh toỏn i vi nhng bi toỏn ũi hi nhiu 5.5 ỏnh giỏ tng hp v hiu nng h thng BKCluster thao tỏc truyn thụng l cha c cao, thm cũn xy hin tng hiu 70 71 nng tớnh toỏn tng cng s gim i s mỏy trm tham gia tớnh toỏn tng CHNG KT LUN lờn (iu ny th hin rừ qua kt qu ca cỏc bi toỏn CG, IS) iu ny s cú th c khc phc thụng qua vic ci tin cỏc cu hỡnh ca th vin MPICH Trung tõm tớnh toỏn hiu nng cao Trng i hc Bỏch Khoa H Ni, ang lm tng tc truyn thụng trin khai nghiờn cu ti: Xõy dng h thng tớnh toỏn song song Tuy nhiờn, da vo kt qu ca cỏc bi toỏn EP, MG, LU ta thy rng vic Mc ớnh ca h thng l cung cp mt gii phỏp tớnh toỏn hiu nng cao, giỏ tng hiu nng ca ton b h thng l hon ton cú th t c tng s thnh r thun tin cho vic nghiờn cu v nhu cu tớnh toỏn c nc mỏy trm úng vai trũ nỳt tớnh toỏn, iu ny cho thy h thng ó t c Chun b cho vic hi nhp, xõy dng mng tớnh toỏn li Vit Nam (VN mt s yờu cu c bn ca nhng h thng xõy dng theo mụ hỡnh song song Grid) phõn cm Sau mt thi gian nghiờn cu v trin khai, cỏc phiờn bn ó c úng gúi, ci t trờn h thng ca Trung tõm tớnh toỏn hiu nng cao ang c trin khai m rng ti mt s trung tõm khỏc nh: Trung tõm mỏy tớnh thuc Trng i hc Bỏch Khoa H ni, Trng k thut Mt Mó Trong ú phn ỏnh giỏ hiu nng ca h thng c tớch hp vo cựng h thng ti : ỏnh giỏ hiu nng h thng song song ó trỡnh by c mc ớch, nhim v ca h thng V mt lý thuyt, ti ó kho sỏt c mt s cỏc phn mm ỏnh giỏ hiu nng trờn th gii v cỏc mt nh mc ớch, cu trỳc v ý ngha ca cỏc th nguyờn biu din s o hiu nng Cỏc kt qu thc nghim thu c v c bn ó cho thy hiu nng tớnh toỏn ca mt h thng tớnh toỏn song song phõn cm ang quỏ trỡnh xõy dng v hon thin l h thng BKCluster Cỏc kt qu ny cng ó phn ỏnh c cỏc c tớnh riờng ca tng thnh phn h thng c v phn cng v phn mm, ú l hiu nng tớnh toỏn ca tng mỏy trm riờng bit, tc truy cp b nh trong, tc ụ truyn thụng mng v hiu nng ca th vin truyn thụng ip MPICH Qua vic ỏnh giỏ, phõn tớch tng hp nhng kt qu trờn, ta ó a c nhng hn ch cn khc phc h thng hin ti v ch c mt s 72 73 nh hng ca cỏc c tớnh riờng i vi hiu nng tớnh toỏn trung ca c h TI LIU THAM KHO thng, c bit l s nh hng ca tc truyn thụng [1] Nguyn Thanh Thu, ng Minh Quõn nh hng ca cỏc yu t Bờn cnh nhng kt qu trờn, khuụn kh ca ti ny cũn mt s khụng ng nht ti hiu nng h thng x lý song song NOW, Hi tho vic cha lm c, c th nh sau : cỏc chn lc ca cụng ngh thụng tin, i Hc Thỏi Nguyờn, 2003 Cỏc kt qu thu c mi ch ỏnh giỏ c mt phn ca h thng, vỡ vy [2] Karl-Johan Andersson, Daniel Aronsson and Patrick Karlsson An cỏc kt qu thu c cũn hn ch, cú th cha sỏt vi thc t evaluation of the system performance of a Beowulf cluster, Internal ti ó ch c mt s yu t nh hng n hiu nng ca h thng Report No 2001:4 nhng cha khc phc c nhng yu t ú [3] Roger Hockney A Framework for Benchmark Performance Vic gii quyt nhng hn ch trờn cng l hng phỏt trin ca ti Analysis, Supercomputer 48, IX-2, 1992 tng lai Vic khc phc nhng hn ch trờn s cú th nõng cao hiu nng [4] Atul Kumar A Performance Evaluation and Benchmarking Tool, tớnh toỏn nhng cng ng thi lm thay i mt s c tớnh ca h thng, Department of Computer Science & Engineering, Indian Institute of ú li cn phi ỏp dng cỏc phn mm o hiu nng tng ng ỏnh giỏ s Technology, Kanpur January 1998 hiu qu ca h thng mi so vi h thng c [5] D.Bailey, E.Barszcz, J Barton, D Browning, R Carter, L Dagum, R Vic ỏnh giỏ hiu nng ca h thng l dựng cỏc phn mm o hiu nng ca Fatoohi, S Fineberg, P.Frederickson, T Lasinki, R Schreiber, H Simon, V nhng t chc, cỏ nhõn nc ngoi Mc dự cỏc phn mm ny l chuyờn Venkatakrishnan, dng v c s dng rng rói nhng cha th phn ỏnh chớnh xỏc c BENCHMARKS, RMR Technical Report RNR-94-007, March 1994 cỏc c tớnh riờng ca h thng Mt nhim v cn t l phi xõy dng [6] D.Bailey, E.Barszcz, L Dagum and H Simon NAS Parallel S Weeratunga THE NAS PARALLEL nhng chng trỡnh o hiu nng riờng dựng thng ca Trung tõm tớnh Benchmark Result, RNR-94-006, March 211994 toỏn hiu nng cao, t ú phỏt trin lờn thnh mt quy trỡnh ỏnh giỏ hiu [7] Jack J Dongarra, Piotr Lszczek, Antoine Petitet The Linpack nng riờng, cú th ỏp dng o hiu nng ca Trung tõm mỏy tớnh, th vin Benchmark : Past, Present, and Future, December 2001 in t thuc trng i hc Bỏch Khoa H Ni [8] John D McCalpin STREAM : Sustainable Memory Bandwidth in T cỏc qui trỡnh ỏnh giỏ, cú th a kt lun v hiu nng thc ca tng High Performance Computers, http://www.cs.virginia.edu/stream/ mỏy tớnh riờng l v c h thng, cú th ỏp dng vic o kim tra [9] Quinn O.Snell, Armin R Mikler and John L Gustafson NetPIPE : A mua thit b, cng nh mun thit k mt h thng mi t hiu qu Network Protocol Independent Performance Evaluator, Ames Laborator cao 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 [...]... MPICH trong hệ thống BKCluster Đánh giá hiệu năng truyền thông mạng NetPerf giá hiệu năng của hệ BKCluster Các phần mềm này sẽ được biên dịch và Đánh giá hiệu năng của thư viện NetPIPE chạy trên toàn bộ hệ thống, để đưa ra những thông số về tốc độ tính toán, tốc MPICH 2.6 Quy trình đánh giá hiệu năng của hệ thống BKCluster Một số phần mềm đo hiệu năng thông dụng sử dụng mã nguồn mở để đánh độ truy... môi trường lập trình phân cụm là LAN và SAN (System Area Network) Các ứng dụng song song Lập trình song song trong các hệ thống tính toán song song phân cụm là phức với nhu cầu truyền thông lớn sẽ cần một nền tảng truyền thông ổn định, tốc độ tạp hơn các hệ thống máy tính khác Hệ thống song song phân cụm là mô hình cao Hai đặc tính chính đối với truyền thông của hệ thống phân cụm là băng đa máy tính... kỹ thuật Mật Mã Trong đó phần đánh giá hiệu năng của hệ thống được tích hợp vào cùng hệ thống Đề tài : Đánh giá hiệu năng hệ thống song song đã trình bày được mục đích, nhiệm vụ của hệ thống Về mặt lý thuyết, đề tài đã khảo sát được một số các phần mềm đánh giá hiệu năng trên thế giới về các mặt như mục đích, cấu trúc và ý nghĩa của các thứ nguyên biểu diễn số đo hiệu năng Các kết quả thực nghiệm thu... với hệ BKCluster là phải có khả năng chống lỗi cho nên đã sử dụng Bảng 2.1 Kiến trúc phần mềm hệ thống thư viện MPICH thay cho thư viện LAM -MPI là thư viện có sẵn khi cài đặt hệ điều hành Linux 7.3 36 37 Mục đích Tên phần mềm đánh giá hiệu năng Đánh giá hiệu năng tính toán của CPU Linpack đơn trên các máy trạm Đánh giá hiệu năng tính toán của toàn Nasa Parallel Benchmark bộ hệ thống Đánh giá hiệu năng. .. thông điệp, thống tính toán song song phân cụm lại rất đa dạng và sẵn dùng, thậm chí có mô hình dữ liệu song song cũng đang được nghiên cứu, triển khai và áp dụng cả những giải pháp hoàn chỉnh Các hệ thống phân cụm thường được triển trong hệ thống tính toán song song phân cụm Do đặc thù của mô hình dữ liệu khai trên các hệ điều hành dòng Unix như Linux, Unix, Solaris.Với sự ra đời song song là cần... trình song song cho các hệ thống tính toán phân cụm Các ngôn ngữ lập trình - PBS (Portable Batch System) : hệ thống phân tải và quản lý tài nguyên rất song song tiêu biểu hiện nay là: HPF (Hight Performance Fortran), Titanium mạnh do NASA phát triển Hệ thống này được sử dụng rất phổ biến trong các (kế thừa từ Java), Para++, ABC+, Split-C, BSP… hệ thống tính toán hiệu năng cao Chức năng chính của hệ thống. .. niệm cơ bản các thành phần khác của hệ thống Một hệ thống tính toán song song phân cụm là hệ thống máy tính cục bộ bao - Máy chủ đóng vai trò điều phối hoạt động của toàn bộ hệ thống: giao nhiệm gồm các tập các máy tính độc lập và được liên kết lại thông qua mạng máy vụ cho những máy trạm, quản lý hệ thống file và làm điểm để hệ thống giao tính Một hệ thống phân cụm là cục bộ với ý nghĩa là toàn bộ... trình song song trên các hệ thống đa máy tính có thông được đo bằng số triệu bit trên giây (Mbps) và độ trễ được tính bằng thể tương thích với hệ thống phân cụm, nhưng trong một số trường hợp hiệu micro giây Các hệ thống phân cụm sử dụng mạng LAN thường dùng năng thực hiện của chương trình không được tối ưu do hệ thống song song Ethernet với băng thông khoảng (10-100) Mbps Hiện nay, tốc độ của phân cụm. .. thông số trên, ta có thể đánh giá một cách tổng quát về hệ thống tính toán song song phân cụm BKCluster Việc triển khai cài đặt và sử dụng các phần mềm đo hiệu năng trên hệ thống cụ thể như sau : Bảng 2.2 Các phần mềm đo hiệu năng 38 39 một máy tính duy nhất Quá trình đo hiệu năng được tiến hành bằng cách chạy một số chương trình song song và đo tốc độ tính toán trên các máy của hệ thống với sự thay đổi... lượng nút của hệ thống có nhiều phiên bản cài đặt cho MPI với các chức năng chuẩn của MPI 1.2 và 2.4.3 Các phần mềm sử dụng trong hệ thống song song phân cụm một số chức năng mở rộng riêng LAM MPI là bản cài đặt đã hỗ trợ đầy đủ Giá thành rẻ là lợi thế của hệ thống tính toán song song phân cụm thì việc chuẩn MPI 2.0 triển khai phần mềm trên hệ thống này lại phức tạp Nhưng phần mềm cho hệ Tuy nhiên,