- Heuristiken für Balancierungszeitpunkte in dynamischer Lastbalancierung
Halfen, Cedric; Müller, Matthias S. (Thesis advisor); Lankes, Stefan (Thesis advisor); Dollenbacher, Tobias Werner (Consultant)
Aachen : RWTH Aachen University (2026)
Bachelorarbeit
Bachelorarbeit, RWTH Aachen University, 2026
Kurzfassung
Moderne Hochleistungsrechneranwendungen (HPC) nutzen in der Regel einen hybriden Ansatz aus Message Passing Interface (MPI) und OpenMP, um eine parallele Ausführung zu erreichen. Die Parallelisierung von Anwendungen bringt jedoch häufig zahlreiche Herausforderungen mit sich. Eine häufige Herausforderung ist der Lastausgleich. Der Lastausgleich ist notwendig, da eine unausgewogene Rechenlast zu einer verlängerten Laufzeit und einer Verschwendung von Rechenressourcen führt. Dennoch kann es schwierig und zeitaufwändig sein, einen effektiven Lastausgleich zu erreichen. Um dies zu erleichtern, wurden Ansätze entwickelt, die unabhängig von der Anwendung fungieren können. Diese Ansätze erfordern jedoch oft immer noch eine Anpassung der Anwendung. Um diesen Aufwand zu reduzieren, wurde ein Ansatz zur automatischen Lastverteilung entwickelt, der auf der Dynamic Core Binding(DCB)-Bibliothek und dem On-the-fly critical-path-tool (OTF-CPT) basiert. Dieser Ansatz gleicht Lastungleichgewichte aus, indem er Prozessen auf demselben Knoten eine neue Anzahl an Kernen zuweist. Somit sind keine Anpassungen an der Anwendung erforderlich. Im Mittelpunkt dieser Arbeit steht die Verbesserung der Fähigkeit zur Lastbalancierung des Tools durch die Einführung zusätzlicher Heuristiken. Diese Heuristiken zielen darauf ab, den Overhead des Tools zu reduzieren und dessen Fähigkeit zur Lastbalancierung zu steigern. Darüber hinaus erweitere ich das Tool so, dass es durch die Verringerung von Lastungleichgewichten automatisch den Energieverbrauch statt der Laufzeit reduziert. Außerdem bewerte ich die Fähigkeit des Tools zur Lastbalancierung anhand selbst erstellter Testfälle sowie zweier Proxy- und zweier HPC-Anwendungen. Die Auswertung zeigt, dass das Tool in der Lage ist sowohl die Laufzeit als auch den Energieverbrauch zu senken. Jedoch hängt seine Wirksamkeit von der Anwendungsstruktur sowie von der Anzahl der pro Knoten verwendeten Prozesse und Threads ab.
Einrichtungen
- IT Center [022000]
- Lehrstuhl für Hochleistungsrechnen (Informatik 12) [123010]