Schémas d'adaptations algorithmiques sur les nouveaux supports d'éxécution parallèles

Algorithmic adaptations schemas on the new parallel platforms

• Auteur / Autrice : Sami Achour
• Direction : Denis Trystram, Zaher Mahjoub
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 06/07/2013
• Etablissement(s) : Grenoble en cotutelle avec Université de Tunis El-Manar. Faculté des Sciences de Tunis (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, sciences et technologies de l'information, informatique (Grenoble ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'informatique de Grenoble (2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Riadh Robbana
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sara Bouchenak
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laurent Philippe, Yahya Slimani

Mots clés

Mots clés contrôlés

MPI (protocole de réseaux d'ordinateurs)

Mots clés libres

Adaptativité

Modélisation et prédiction de performance

Mpi

Plates-formes hiérarchiques

Régression

Simulation

Adaptive

Hierarchical clusters

Mpi

Performance modeling and prediction

Regression

Simulation

Résumé

Avec la multitude des plates-formes parallèles émergentes caractérisées par une hétérogénéité sur le plan matériel (processeurs, réseaux, …), le développement d'applications et de bibliothèques parallèles performantes est devenu un défi. Une méthode qui se révèle appropriée pour relever ce défi est l'approche adaptative consistant à utiliser plusieurs paramètres (architecturaux, algorithmiques,…) dans l'objectif d'optimiser l'exécution de l'application sur la plate-forme considérée. Les applications adoptant cette approche doivent tirer avantage des méthodes de modélisation de performance pour effectuer leurs choix entre les différentes alternatives dont elles disposent (algorithmes, implémentations ou ordonnancement). L'usage de ces méthodes de modélisation dans les applications adaptatives doit obéir aux contraintes imposées par ce contexte, à savoir la rapidité et la précision des prédictions. Nous proposons dans ce travail, en premier lieu, un framework de développement d'applications parallèles adaptatives basé sur la modélisation théorique de performances. Ensuite, nous nous concentrons sur la tâche de prédiction de performance pour le cas des milieux parallèles et hiérarchiques. En effet, nous proposons un framework combinant les différentes méthodes de modélisation de performance (analytique, expérimentale et simulation) afin de garantir un compromis entre les contraintes suscités. Ce framework profite du moment d'installation de l'application parallèle pour découvrir la plate-forme d'exécution et les traces de l'application afin de modéliser le comportement des parties de calcul et de communication. Pour la modélisation de ces deux composantes, nous avons développé plusieurs méthodes s'articulant sur des expérimentations et sur la régression polynômiale pour fournir des modèles précis. Les modèles résultats de la phase d'installation seront utilisés (au moment de l'exécution) par notre outil de prédiction de performance de programmes MPI (MPI-PERF-SIM) pour prédire le comportement de ces derniers. La validation de ce dernier framework est effectuée séparément pour les différents modules, puis globalement pour le noyau du produit de matrices.

With the multitude of emerging parallel platforms characterized by their heterogeneity in terms of hardware components (processors, networks, ...), the development of performant applications and parallel libraries have become a challenge. A method proved suitable to face this challenge is the adaptive approach which uses several parameters (architectural, algorithmic, ...) in order to optimize the execution of the application on the target platform. Applications adopting this approach must take advantage of performance modeling methods to make their choice between the alternatives they have (algorithms, implementations or scheduling). The use of these modeling approaches in adaptive applications must obey the constraints imposed by the context, namely predictions speed and accuracy. We propose in this work, first, a framework for developing adaptive parallel applications based on theoretical modeling performance. Then, we focuse on the task of performance prediction for the case of parallel and hierarchical environments. Indeed, we propose a framework combining different methods of performance modeling (analytical, experimental and simulation) to ensure a balance between the constraints raised. This framework makes use of the installing phase of the application to discover the parallel platform and the execution traces of this application in order to model the behavior of two components namely computing kernels and pt/pt communications. For the modeling of these components, we have developed several methods based on experiments and polynomial regression to provide accurate models. The resulted models will be used at runtime by our tool for performance prediction of MPI programs (MPI-PERF-SIM) to predict the behavior of the latter. The validation of the latter framework is done separately for the different modules, then globally on the matrix product kernel.