Đánh giá hiệu năng hệ thống song song phân cụm

Header Page of 16 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 Hà Nội 2006 Footer Page of 16 Header Page of 16 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 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 2.1 Gii thiu chung 18 2.2 Phõn loi cỏc kiu kin trỳc song song 19 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 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 Footer Page of 16 Header Page of 16 2.6.2 o hiu nng truy cp b nh 41 2.6.3 o hiu nng truyn thụng 42 2.6.4 o hiu nng ca th vin MPICH 42 CHNG CC PHNG PHP O HIU NNG 44 3.1 o hiu nng tớnh toỏn 44 3.2 o hiu nng truy cp b nh 47 3.3 o hiu nng truyn thụng 47 3.4 o hiu nng ca th vin phn mm 48 CHNG XY DNG CC CHNG TRèNH THC HIN QUI TRèNH O HIU NNG 50 4.1 Xõy dng chng trỡnh thc hin quy trỡnh o hiu nng 50 4.2 Chng trỡnh thc hin cỏc cụng vic o hiu nng 51 4.2.1 Chng trỡnh thc hin vic o hiu nng tớnh toỏn 51 4.2.2 Chng trỡnh thc hin o hiu nng truy cp b nh 53 4.2.3 Chng trỡnh thc hin o hiu nng truyn thụng 54 4.2.4 Chng trỡnh thc hin o hiu nng th vin MPICH 55 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 Footer Page of 16 Header Page of 16 CC THUT NG Synthetic Code Mó lnh n Kernel Ht nhõn Simulation Application Mụ phng ng dng Mega Instruction Per Second MIPS Triu lnh trờn giõy Message Passing Interface MPI Th vin truyn thụng ip Open Passing Interface Open MP Th vin lp trỡnh a lung NASA Parallel Benchmark NPB Phn mm o hiu nng song song Single Intruction Single Data SISD n dũng lnh, n dũng d liu Single Instruction Multiple Data SIMD n dũng lnh, a dũng d liu Multiple Instruction Multip Data MIMD a dũng lnh, a dũng d liu Nonumiform Memory Access NUMA Truy cp b nh khụng ng nht Uniform Memory Access UMA Truy cp b nh ng nht Symmetric Multi Processor SMP a b x lý i xng Portable Batch System PBS H thng phõn ti Footer Page of 16 Header Page of 16 DANH MC HèNH Hỡnh 2.1 Nguyờn lý kin trỳc mỏy tớnh Von Newmann 20 Hỡnh 2.2 Kin trỳc SISD 20 Hỡnh 2.3 Kin trỳc SIMD 21 Hỡnh 2.4 Kin trỳc MIMD Share Memory 22 Hỡnh 2.5 Kin trỳc MIMD Distributed Memory 23 Hỡnh 2.6 Kin trỳc Core Duo Intel 24 Hỡnh 2.7 Cu hỡnh kt ni Cluster 24 Hỡnh 2.8 Kin trỳc phn cng h thng BK Cluster 34 Hỡnh 2.9 Hai phn mm PBS v MPICH 36 Hỡnh 2.10 Qui trỡnh o hiu nng BK Cluster 38 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 Footer Page of 16 Header Page of 16 DANH MC BNG Bng 2.1 Kin trỳc phn mm h thụng 34 Bng 2.2 Cỏc phn mm s dng o hiu nng 37 Bng 2.3 ln ca cỏc lp d liu gúi phn mm NPB 40 Bng 3.1 S tng ng cỏc phộp toỏn s thc v n v flop 46 Bng 5.1 Kt qu o hiu nng CPU n 57 Bng 5.2 Kt qu o hiu nng tớnh toỏn bng ht nhõn EP 58 Bng 5.3 Kt qu o hiu nng tớnh toỏn bng ht nhõn IS 59 Bng 5.4 Kt qu o hiu nng tớnh toỏn bng ht nhõn CG 60 Bng 5.5 Kt qu o hiu nng tớnh toỏn bng ht nhõn MG 60 Bng 5.6 Kt qu o hiu nng tớnh toỏn bng ht nhõn LU 61 Bng 5.7 Kt qu o hiu nng tớnh toỏn bng mụ phng chng trỡnh SP 62 Bng 5.8 Kt qu o hiu nng tớnh toỏn bng mụ phng chng trỡnh BT Footer Page of 16 62 Header Page of 16 M U Hin trờn th gii nh cỏc tin b cụng ngh cao, ó xõy dng c nhng h thng mỏy tớnh cú kh nng tớnh toỏn rt ln nh siờu mỏy tớnh, tớnh toỏn li phc v cho vic nghiờn cu khoa hc v cỏc ng dng thc t Bờn cnh ú cỏc nh sn xut mỏy tớnh cng luụn thay i cụng ngh, cho nhng th h mỏy tớnh cú kh nng tớnh toỏn vi tc nhanh Tuy nhiờn Vit Nam, vi hin ti cỏc trung tõm nghiờn cu cha tin mua nhng mỏy tớnh ln, ú nhu cu cú h thng tớnh toỏn ln li rt cn thit Mt gii phỏp l xõy dng h thng tớnh toỏn song song t cỏc mỏy tớnh hin cú v liờn kt cỏc trung tõm li to h thng tớnh toỏn ln Trung tõm tớnh toỏn hiu nng cao, Trng i hc Bỏch Khoa H Ni ang trin khai nghiờn cu lm ch cụng ngh li v ng dng vo thc tin H thng BKGrid 2006 l sn phm ca cụng trỡnh ú H thng BKGrid 2006 c xõy dng vi phn cng l cỏc mỏy tớnh hin cú nh mỏy ch HP NetServer v cỏc mỏy trm l cỏc mỏy tớnh cỏ nhõn, cu hỡnh mng Ethernet v s dng cỏc phn mm mó ngun m: H iu hnh Linux, cỏc th vin tớnh toỏn chuyờn dng, phn mm qun lý ti nguyờn, th vin truyn thụng ip ỏnh giỏ hiu nng ca h thng l mt nhng nhim v cn thit a nhng nhn xột, kt lun v tc tớnh toỏn, tớnh hiu qu ca ton b h thng i vi h thng tớnh toỏn song song phõn cm, vic ỏnh giỏ hiu nng s c tin hnh di hai mc ỏnh giỏ hiu nng tng thnh phn h thng : Gm phn cng v phn mm - ỏnh giỏ hiu nng phn cng c thc hin da trờn cỏc s o : tc tớnh toỏn ca CPU, tc truy cp vo b nh trờn tng mỏy trm, tc truyn tin mng Footer Page of 16 Header Page of 16 ỏnh giỏ hiu nng phn mm c thc hin da trờn vic kho sỏt quỏ trỡnh hot ng ca cỏc th vin c ci t h thng nh cỏc th vin tớnh toỏn, cỏc th vin truyn thụng ip - ỏnh giỏ hiu nng tng hp ca ton b h thng: ton b h thng c coi nh mt mỏy tớnh song song nht Da trờn quỏ trỡnh kho sỏt tc , kt thu c thc hin mt s bi toỏn song song m ngi qun tr cú th ỏnh giỏ c hiu nng tớnh toỏn ca ton b h thng, cng nh s tng thớch ca h thng i vi nhng dng bi toỏn c th Lun ny s trỡnh by v quy trỡnh ỏp dng cỏc phn mm o hiu nng mó ngun m chuyờn dng ỏnh giỏ hiu nng ca h thng tớnh toỏn song song phõn cm BKCLUSTER Cu trỳc ca lun gm chng vi ni dung c th nh sau : Chng Tng quan v ỏnh giỏ hiu nng h thng mỏy tớnh Chng Kin trỳc ca h thng tớnh toỏn BKCLUSTER Chng Cỏc phng phỏp o hiu nng Chng Xõy dng chng trỡnh thc hin quy trỡnh o hiu nng Chng Cỏc kt qu o hiu nng Chng Kt lun Lun cao hc ny c hon thnh ti Trung tõm tớnh toỏn hiu nng cao v Trung tõm mỏy tớnh thuc Trng i hc Bỏch Khoa H Ni Tụi xin cm n chõn thnh nht n thy PGS.TS Nguyn Thanh Thy v Ths inh Hựng ó tn tỡnh hng dn v to iu kin cho tụi hon thnh lun ny Tụi xin chõn thnh cm n cỏc thy, cụ ó tham gia ging dy ti Trung tõm o to sau i hc, Trng i hc Bỏch Khoa H Ni ó truyn nhng kin thc quý bỏu ca chng trỡnh cao hc H Ni, Ngy 30 thỏng 10 nm 2006 Footer Page of 16 Header Page of 16 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 Footer Page of 16 Header Page 10 of 16 tn s gi gúi tin T nhng thụng s o c thc hin cỏc chng trỡnh 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 Footer Page 10 of 16 59 Header Page 60 of 16 Ht nhõn IS thc hin bi toỏn song song sp xp dóy s nguyờn Kt qu ca ht nhõn IS 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 nguyờn IS ln lt c biờn dch v thc hin trờn s mỏy trm l 1, 2, 4, vi lp d liu l A, kt qu thu 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 mỏy trm 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 d liu l A, kt qu thu c nh sau : Footer Page 60 of 16 60 Header Page 61 of 16 S mỏy trm Mops/s total Mops/s/process 17.36 17.36 7.83 3.91 1.96 0.49 6.35 0.79 Bng 5.4 Kt qu o hiu nng tớnh toỏn bng ht nhõn CG Kt qu o hiu nng bng ht nhõn MG : Ht nhõn MG phn ỏnh hiu nng tớnh toỏn i vi bi toỏn song song cn nhiu thao tỏc truy cp vo b nh trờn mỏy trm thc hin cỏc phộp 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 - - 31.76 15.88 37.83 9.46 31.85 3.98 Bng 5.5 Kt qu o hiu nng tớnh toỏn bng ht nhõn MG Footer Page 61 of 16 61 Header Page 62 of 16 Mt iu ỏng lu ý bng trờn ú l thi gian chy ca chng trỡnh 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 dung lng swap phi s dng l 70.084 MB Tin hnh chy bi toỏn MG vi cỏc lp d liu nh hn lp A l cỏc lp S v W, thi gian gim xung cũn 0.16 v 10.49 giõy v hiu nng thu c ln lt l 47.09 v 57.97 Mops Cỏc kt qu trờn chng t vai trũ quan trng ca b nh i vi tc tớnh toỏn 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 nhiu thao tỏc truy cp b nh cache v truyn thụng LU 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 52.37 26.19 78.91 19.73 40.09 5.12 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 song song cn nhiu thao tỏc truy cp vo b nh Footer Page 62 of 16 62 Header Page 63 of 16 SP ln lt c biờn dch vi s tin trỡnh l v 4, lp d liu l A, kt qu thu c nh sau : 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 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 : S mỏy trm Mops/s total Mops/s/process 66.11 66.11 67.13 16.78 Bng 5.8 Kt qu o tớnh toỏn bng mụ phng chng trỡnh BT 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 : Footer Page 63 of 16 63 MOPS Header Page 64 of 16 90 80 70 60 50 40 30 20 10 EP IS CG MG LU SP BT S mỏy trm 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 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 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 nht s chi phi tc truyn thụng ca h thng v lm tc thc hin chng trỡnh gim mnh nht Footer Page 64 of 16 Header Page 65 of 16 64 5.2 Kt qu o hiu nng truy cp b nh Thc hin o hiu nng truy cp b nh bng phn mm Stream trờn mỏy trm cú dung lng RAM l 256 MB, ta thu c kt qu sau : - Trc xy hin tng truy cp vo b nh swap, tc truy cp b nh luụn n nh v bng 236 238 MB/s - 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 nh 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 Footer Page 65 of 16 Header Page 66 of 16 65 tin cú kớch thc nh hn 10byte, sau ú thỡ tng nhanh kớch thc gúi tin nm khong t 16 n 64 byte v s khụng tng gim nhiu kớch thc gúi tin ln hn 64 byte (kớch thc gúi tin ln nht chng trỡnh ó dựng l 64Kbyte) Tc truyn thụng cao nht l 29 Mbps ng vi gúi tin cú kớch thc 32KB Hỡnh 5.3 Biu tng quan gia dung lng gúi tin v tc truyn thụng mng 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 Footer Page 66 of 16 Header Page 67 of 16 66 byte iu ny cho ta thy cỏc hm truyn thụng ca th vin MPICH s hot ng tt nht vi cỏc thụng ip cú ln khong lõn cn 8192 byte S ph thuc ca tc truyn thụng vo kớch thc gúi tin c biu din qua biu sau : Hỡnh 5.4 Biu tng quan gia dung lng gúi tin v tc truyn thụng ip Da vo biu ta thy tc truyn thụng tng dn theo kớch thc gúi tin n khong lõn cn giỏ tr 8192 byte thỡ tc cao nht l khong 7.8 Footer Page 67 of 16 Header Page 68 of 16 67 Mbps Khi kớch thc gúi tin tip tc tng thờm thỡ tc truyn thụng li gim i nhng ln hn Mbps Ngoi biu trờn, cỏc c tớnh ca th vin MPICH cũn c th hin khỏch quan qua hai biu sau : Hỡnh 5.5 Biu tng quan gia tc v thi gian truyn thụng Biu trờn c gi l Ethernet Signature Graph, cỏc giỏ tr thi gian v tc truyn ó c ly loga c s 10 (log) Vỡ thi gian truyn tin t l vi Footer Page 68 of 16 Header Page 69 of 16 68 tng dung lng tin truyn i nờn cú th coi biu trờn l mt dng khỏc ca biu tng quan gia dung lng gúi tin v tc truyn thụng 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 thụng ca cỏc hm MPICH s tng lờn rt nhanh kớch thc gúi tin tng lờn ng vi khong trc im Saturation Point, sau ú dự kớch thc gúi tin cú tng lờn rt nhanh (ng vi s tng thi gian truyn thụng theo hm m c s 10) thỡ tc truyn thụng mng cng ch tng lờn mt cỏch tuyn tớnh 5.5 ỏnh giỏ tng hp v hiu nng h thng BKCluster Footer Page 69 of 16 Header Page 70 of 16 69 Qua cỏc kt qu o hiu nng trờn ta thy c nhng kt qu c th hiu 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 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 cỏc thụng s cu hỡnh ti u (nh kớch thc Buffer ca Socket) ci t th vin MPICH, vic ny ũi hi phi thu thp thờm mt s kt qu thc nghim v dch li mó ngun ca MPICH Do tc truyn thụng cao nht ca cỏc hm th vin MPICH l 7.88 Mbps nờn dn n hiu nng tớnh toỏn i vi nhng bi toỏn ũi hi nhiu thao tỏc truyn thụng l cha c cao, thm cũn xy hin tng hiu Footer Page 70 of 16 Header Page 71 of 16 70 nng tớnh toỏn tng cng s gim i s mỏy trm tham gia tớnh toỏn tng 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 lm tng tc truyn thụng Tuy nhiờn, da vo kt qu ca cỏc bi toỏn EP, MG, LU ta thy rng vic tng hiu nng ca ton b h thng l hon ton cú th t c tng s mỏy trm úng vai trũ nỳt tớnh toỏn, iu ny cho thy h thng ó t c mt s yờu cu c bn ca nhng h thng xõy dng theo mụ hỡnh song song phõn cm Footer Page 71 of 16 71 Header Page 72 of 16 CHNG KT LUN Trung tõm tớnh toỏn hiu nng cao Trng i hc Bỏch Khoa H Ni, ang trin khai nghiờn cu ti: Xõy dng h thng tớnh toỏn song song Mc ớnh ca h thng l cung cp mt gii phỏp tớnh toỏn hiu nng cao, giỏ thnh r thun tin cho vic nghiờn cu v nhu cu tớnh toỏn c nc Chun b cho vic hi nhp, xõy dng mng tớnh toỏn li Vit Nam (VN Grid) 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 Footer Page 72 of 16 Header Page 73 of 16 72 nh hng ca cỏc c tớnh riờng i vi hiu nng tớnh toỏn trung ca c h thng, c bit l s nh hng ca tc truyn thụng Bờn cnh nhng kt qu trờn, khuụn kh ca ti ny cũn mt s vic cha lm c, c th nh sau : Cỏc kt qu thu c mi ch ỏnh giỏ c mt phn ca h thng, vỡ vy cỏc kt qu thu c cũn hn ch, cú th cha sỏt vi thc t ti ó ch c mt s yu t nh hng n hiu nng ca h thng nhng cha khc phc c nhng yu t ú Vic gii quyt nhng hn ch trờn cng l hng phỏt trin ca ti tng lai Vic khc phc nhng hn ch trờn s cú th nõng cao hiu nng tớnh toỏn nhng cng ng thi lm thay i mt s c tớnh ca h thng, ú li cn phi ỏp dng cỏc phn mm o hiu nng tng ng ỏnh giỏ s hiu qu ca h thng mi so vi h thng c Vic ỏnh giỏ hiu nng ca h thng l dựng cỏc phn mm o hiu nng ca nhng t chc, cỏ nhõn nc ngoi Mc dự cỏc phn mm ny l chuyờn dng v c s dng rng rói nhng cha th phn ỏnh chớnh xỏc c cỏc c tớnh riờng ca h thng Mt nhim v cn t l phi xõy dng nhng chng trỡnh o hiu nng riờng dựng thng ca Trung tõm tớnh toỏn hiu nng cao, t ú phỏt trin lờn thnh mt quy trỡnh ỏnh giỏ hiu nng riờng, cú th ỏp dng o hiu nng ca Trung tõm mỏy tớnh, th vin in t thuc trng i hc Bỏch Khoa H Ni T cỏc qui trỡnh ỏnh giỏ, cú th a kt lun v hiu nng thc ca tng mỏy tớnh riờng l v c h thng, cú th ỏp dng vic o kim tra mua thit b, cng nh mun thit k mt h thng mi t hiu qu cao Footer Page 73 of 16 73 Header Page 74 of 16 TI LIU THAM KHO [1] Nguyn Thanh Thu, ng Minh Quõn nh hng ca cỏc yu t khụng ng nht ti hiu nng h thng x lý song song NOW, Hi tho cỏc chn lc ca cụng ngh thụng tin, i Hc Thỏi Nguyờn, 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 Footer Page 74 of 16 ... toán, tính hiệu toàn hệ thống Đối với hệ thống tính toán song song phân cụm, việc đánh giá hiệu tiến hành hai mức độ Đánh giá hiệu thành phần hệ thống : Gồm phần cứng phần mềm - Đánh giá hiệu phần... QUAN VỀ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG HỆ THỐNG 1.1 Định nghĩa đánh giá hiệu năng ………………………………… 1.2 Mục đích việc đánh giá hiệu năng ……………………………… 1.3 Phân loại phần mềm đo hiệu năng ………………………… 1.3.1 Phân. .. trình song song hệ thống đa máy tính tương thích với hệ thống phân cụm, số trường hợp hiệu thực chương trình không tối ưu hệ thống song song phân cụm có số đặc điểm riêng biệt Hệ thống tính toán song