Modélisation, prédiction et optimisation de la consommation énergétique d'applications MPI à l'aide de SimGrid

Modeling, Prediction and Optimization of Energy Consumption of MPI Applications using SimGrid

• Auteur / Autrice : Franz Heinrich
• Direction : Arnaud Legrand
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 21/05/2019
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, sciences et technologies de l'information, informatique (Grenoble ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut national de recherche en informatique et en automatique (France) - Laboratoire d'informatique de Grenoble
• Jury : Président / Présidente : Jean-François Méhaut
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Amina Guermouche
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Martin Schulz, Laurent Lefèvre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Processeurs graphiques

Consommation d'énergie

Prédiction séquentielle

Calcul intensif (informatique)

Mots clés libres

Performance

Dvfs

Hpc

Prédiction

Energie

Simulation

Performance

Dvfs

Hpc

Energy

Simulation

Prédiction

Résumé

Les changements technologiques dans la communauté du calcul hauteperformance (HPC) sont importants, en particulier dans le secteurdu parallélisme massif avec plusieurs milliers de cœurs de calcul sur unGPU unique ou accélérateur, et aussi des nouveaux réseaux complexes.La consommation d’énergie de ces machines continuera de croître dans les années à venir,faisant de l’énergie l’un des principaux facteurs de coût.Cela explique pourquoi même la métrique classique"flop / s", généralement utilisé pour évaluer les applications HPC etles machines, est progressivement remplacé par une métrique centré surl’énergie en "flop / watt".Une approche pour prédire la consommation d'énergie se fait parsimulation, cependant, une prédiction précise de la performance estcruciale pour estimer l’énergie. Dans cette thèse, nouscontribuons à la prédiction de performance et d'énergie des architectures HPC.Nous proposons un modèle énergétique qui a été implémenté dans unsimulateur open source, sg. Nous validons ce modèle avec soin eten le comparant systématiquement avec des expériences réelles.Nous utilisons cette contribution pour évaluer les projetsexistants et nous proposons de nouveaux governors DVFS spécialementconçus pour le contexte HPC.

The High-Performance Computing (HPC) community is currently undergoingdisruptive technology changes in almost all fields, including a switch towardsmassive parallelism with several thousand compute cores on a single GPU oraccelerator and new, complex networks. Powering a massively parallel machinebecomesThe energy consumption of these machines will continue to grow in the future,making energy one of the principal cost factors of machine ownership. This explainswhy even the classic metric "flop/s", generally used to evaluate HPC applicationsand machines, is widely regarded as to be replaced by an energy-centric metric"flop/watt".One approach to predict energy consumption is through simulation, however, a pre-cise performance prediction is crucial to estimate the energy faithfully. In this thesis,we contribute to the performance and energy prediction of HPC architectures. Wepropose an energy model which we have implemented in the open source SimGridsimulator. We validate this model by carefully and systematically comparing itwith real experiments. We leverage this contribution to both evaluate existingand propose new DVFS governors that are part*icularly designed to suit the HPCcontext.