Κατανεμημένο Σύστημα Διαχείρισης Εργασιών Απομακρυσμένης Εκτέλεσης Κώδικα Για Επιταχυντές Γραφικών Σε Συστοιχίες Υπολογιστών

Abstract

Οι GPUs έχουν γίνει πλέον κυρίαρχες στον τομέα της υπολογιστικής τεχνολογίας. Η καταλληλότητα τους και η μεγάλη ικανότητα παραλληλοποίησης που προσφέρουν τις έχουν καταστήσει σημαντικότατους υπολογιστικούς πόρους.Κύρια εφαρμογή τους είναι σε επιστημονικές εφαρμογές, που από μόνες τους έχουν τεράστιες ανάγκες για υπολογιστική ισχύ αλλά και μεγάλες δυνατότητες παραλληλοποίησης.Για το σκοπό αυτό έχουν δημιουργηθεί πλατφόρμες που να υποστηρίζουν το λεγόμενο General Purpose Graphics Processing (GPGPU), που επιτρέπει πλέον στην GPU να εκτελεί υπολογισμούς σε εφαρμογές γενικότερου σκοπού, σε αντίθεση μέχρι τώρα που ειδικευόταν σε γραφικές εφαρμογές. Να σημειωθεί εδώ ότι σε καμία περίπτωση η GPU δεν αντικαθιστά την CPU. Αρχιτεκτονικοί λόγοι την περιορίζουν από το να χρησιμοποιηθεί ως η κύρια μονάδα επεξεργασίας ενός συστήματος. Αυτό που κάνει είναι απλώς να επιταχύνει συγκεκριμένες εφαρμογές της CPU.Η ανάγκη για υπολογιστική ισχύ είναι πλέον τόσο μεγάλη, ώστε κατασκευάζονται ολόκληρες συστοιχίες (clusters) υπολογιστών βασισμένες σε GPUs (GPU Clusters). Προφανώς χρειάζεται ειδικό Hardware , αλλά και λογισμικό , για τη σωστή διαχείριση ενός τέτοιου cluster. Για το μεν Hardware υπάρχουν εταιρείες που κατασκευάζουν ισχυρούς επεξεργαστές γραφικών και εξοπλίζουν τα datacenters για το σκοπό αυτό. Για το δε software, απαιτούνται κατάλληλα συστήματα διαχείρισης ώστε να εκμεταλλεύονται όσο το δυνατόν περισσότερο την επεξεργαστική ισχύ των GPUs στις συστοιχίες υπολογιστών. Το πρόβλημα είναι ότι η διαθεσιμότητα GPUs στους κόμβους των συστοιχιών αυτών είναι σχεδόν πάντα περιορισμένη λόγω του κόστους. Η παρούσα διπλωματική παρουσιάζει το σύστημα rGPU, ένα σύστημα διαχείρισης του cluster το οποίο αναλαμβάνει την διαφανή εκτέλεση προγραμμάτων επιταχυμένων από GPUs σε κόμβους οι οποίοι δεν τις διαθέτουν. Αρχικά γίνεται μια εκτενής ανασκόπηση της βιβλιογραφίας πάνω στον συγκεκριμένο τομέα, έπειτα παρουσιάζεται το προτεινόμενο σύστημα, περιγράφεται αναλυτικά η σχεδίαση και η υλοποίηση του και τέλος αξιολογείται με βάση συγκεκριμένα σενάρια χρήσης.