Δρομολόγηση Παράλληλων Εφαρμογών Σε Πολυπύρηνα Συστήματα

Abstract

Η στροφή σε πολυπύρηνα συστήματα, τα οποία παρέχουν αφθονία υπολογιστικών πόρων, έχουν οδηγήσει τους προγραμματιστές στην υιοθέτηση μοντέλων παράλληλουπρογραμματισμού έτσι, ώστε να μπορέσουν αναπτύξουν αποδοτικές εφαρμογές. Ο παράλληλος προγραμματισμός υπόσχεται επίδοση που κλιμακώνει με την αύξηση τουπλήθους των υπολογιστικών πόρων. Παρ’ όλα αυτά, περιορισμοί που έχουν να κάνουν,κυρίως, με την ιεραρχία μνήμης δεν επιτρέπουν στις παράλληλες εφαρμογές να επιτύχουν την αναμενόμενη επίδοση. Σαν αποτέλεσμα οι εφαρμογές αυτές δεν είναι ικανέςνα αξιοποιήσουν τους διαθέσιμους πόρους. Για να μη μείνουν ανεκμετάλλευτοι αυτοί οιπόροι, υπάρχει η ανάγκη για ταυτόχρονη εκτέλεση για παραπάνω απο μία παράλληλεςεφαρμογές. Σ’ αυτή την περίπτωση όμως, ο ανταγωνισμός για πόρους απο διαφορετικέςεφαρμογές οδηγεί σε απρόβλεπτη συμπεριφορά και επιπλέον μείωση τις επίδοσής τους.Υπάρχει, λοιπόν, η ανάγκη για αποδοτική δρομολόγηση των εφαρμογών και διανομή Υπάρχει, λοιπόν, η ανάγκη για αποδοτική δρομολόγηση των εφαρμογών και διανομήτων πόρων του συστήματος μνήμης. Στη διπλωματική αυτή, μελετάμε τους λόγους γιατους οποίους οι υπάρχοντες schedulers των λειτουργικών συστημάτων δε βοηθάνε στηνεκτέλεση παράλληλων εφαρμογών στα τρέχοντα υπολογιστικά συστήματα. Εξετάζουμετους περιορισμούς του συστήματος μνήμης που οδηγεί σε κακή επίδοση των παράλληλων εφαρμογών. Στη συνέχεια μελετάμε κάποιες απ’ τις μεθόδους που έχουν προταθείστη βιβλιογραφία για αντιμετώπιση των προβλημάτων των state-of-the-art schedulersσχετικά με τη δρομολόγηση παράλληλων εφαρμογών, καθώς και υλοποιούμε δικές μαςτεχνικές δρομολόγησης. Τέλος, εξετάζουμε το θέμα της τοποθέτησης των νημάτων τωνπολυνηματικών εφαρμογών στους πυρήνες ενός πολυπύρηνου συστήματος. Συνοψίζοντας, τονίζουμε την αδυναμία των παράλληλων εφαρμογών να κλιμακώσουν ικανοποιητικά στα σημερινά πολυεπεξεργαστικά συστήματα και ως συνέπεια τη σημασίαανάπτυξης τεχνικών δρομολόγησης παράλληλων εφαρμογών που λαμβάνουν υπ’ όψιντους την οργάνωση τους συστήματος μνήμης της υπολογιστικής πλατφόρμας και εφαρμόζουν τεχνικές που περιορίζουν τις επιπτώσεις του ανταγωνισμού των παράλληλωνεφαρμογών για μοιραζόμενους πόρους του συστήματος μνήμης. Επισημαίνουμε τη σημασία της τοποθέτησης των νημάτων μια πολυνηματικής εφαρμογής στους επεξεργαστές ενός πολυπύρηνου συστήματος και εξετάζουμε το πως διαφορετικές αποφάσεις,μπορούν να προσδώσουν διαφορετικά χαρακτηριστικά εκτέλεσης.