Σχεδιασμός και Υλοποίηση Συστήματος Απομακρυσμένης Πρόσβασης Συνεπεξεργαστών

Abstract

Η χρήση επιταχυντών σε υπολογιστικές εγκαταστάσεις που χρησιμοποιούν ετερογένεια για την επίτευξη υψηλότερων επιδόσεων έχουν εδραιωθεί τα τελευταία χρόνια . Οι επιταχυντές βρίσκονται στις καρδιές των σύγχρονων υπολογιστικών κέντρων , υποστηρίζοντας τη λειτουργία της πλειοψηφίας των δέκα ταχύτερων υπερυπολογιστών στον κόσμο . Είναι ουσιαστικής σημασίας για τις κοινότητες υπολογιστών υψηλής απόδοσης και μηχανικής μάθησης, εφαρμόζοντας προσαρμοσμένη αρχιτεκτονική προκειμένου να παρέχουν αποτελεσματική κλιμακούμενη ισχύ επεξεργασίας που στοχεύει σε ένα ευρύ φάσμα επιστημονικών εφαρμογών. Σε αυτήν την εργασία, αναλαμβάνουμε την πρόκληση να σχεδιάσουμε και να υλοποιήσουμε ένα σύστημα το οποίο θα επιτρέπει την εξ αποστάσεως πρόσβαση στους πόρους ενός επιταχυντή. Παρουσιάζουμε το RACEX, ένα σύστημα που επιτρέπει την αποτελεσματική απομακρυσμένη εκτέλεση εφαρμογών σε επιταχυντή. Στην υλοποίηση της ιδέας μας, έχουμε στοχεύσει το συνεπεξεργαστή Intel Xeon Phi. Η προτεινόμενη λύση επιτρέπει την πλήρη ή μερική εκφόρτωση υπολογισμών και εφαρμογών σε έναν επιταχυντή Intel Xeon PHI προκειμένου αυτές να εκτελεστούν και να αξιοποιήσουν τη δύναμη των μαζικά παράλληλων επεξεργαστών του. Το RACEX εισέρχεται στη στοίβα λογισμικού του επιταχυντή στο επίπεδο στρώματος μεταφοράς που υλοποιείται απο το πρωτόκολλο SCIF της Intel, το οποίο προορίζεται για τη μεταφορά δεδομένων μέσω του PCIe στη συσκευή επιτάχυνσης . Το σύστημα μας υποκλέπτει τις κλήσεις προς το πρωτόκολλου SCIF και τις προωθεί αυτές σε κάποιο απομακρυσμένο διακομηστή προκειμένου να επιτρέψει την εξ αποστάσεως εκτέλεση . Το σύστημα μας χρησιμοποιεί BSD Sockets για δικτύωση και επικοινωνία μεταξύ των διαδικτυακά κατανεμημένων κόμβων. Τα αρχικά αποτελέσματα αξιολόγησης είναι ελπιδοφόρα , καθώς οι σχετικές μετρήσεις καταδεικνύουν 10% επιβάρυνση του RACEX σε σύγκριση με τη φυσική εκτέλεση όσον αφορά την καθυστέρηση για την ανταλλαγή μεγάλων μηνυμάτων μεταξύ του host και του επιταχυντή.