[发明专利]一种提升计算子系统能效的资源分配方法、系统及介质

说明书

本发明公开了一种提升计算子系统能效的资源分配方法、系统及介质，本发明方法包括在给定的功耗限制值P_target下确定最优增加节点数目ΔN^*、处理器频率f^*；设置需要满足的功耗限制值为P_target，并调度并行程序运行在N+ΔN^*个计算节点上(ΔN^*＝0)，且每一个计算节点的处理器频率的初始值为处理器频率f^*，其中N为并行程序运行需要的最少计算节点数(为每一个处理器核分配一个进程)。本发明能够针对系统上运行的访存受限型并行程序实现在满足功耗约束条件下程序执行时间的降低、能耗的减小，从而提高系统的能量有效性。

技术领域

本发明涉及高性能计算集群的资源分配技术，具体涉及一种提升计算子系统能效的资源分配方法、系统及介质。

背景技术

高性能计算系统的计算能力越来越受到功耗的影响。尽管高性能计算中心的能耗增长迅速，高性能计算用户仍然需要更高的性能来运行更大数据规模下的更加复杂的模型。因此，迫切需要找到满足功耗约束条件下提高高性能计算程序性能的方法。目前在这一研究领域，有多种方法提高高性能计算系统的能量有效性，例如设计新的计算机体系结构、基于软件对高性能计算程序进行合理的资源调度。基于软件的资源调度方法，通过仔细确定计算资源设置，如计算节点数和处理器频率等，在满足功耗约束的条件下提高程序的性能。基于软件的资源调度方法的一个优势是，由于不需要进行硬件修改，因此它可以很容易地部署在现有硬件上。目前，大多数高性能计算中心的资源分配策略目标是最大限度地提高系统利用率，即分配尽可能少的计算节点。这种策略并没有考虑访存受限型并行程序的最佳性能和分配计算节点数之间的关系，因为处理器利用率最大化可能会导致访存受限型并行程序严重的内存争用，从而影响并行性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种提升计算子系统能效的资源分配方法、系统及介质，本发明能够针对系统上运行的访存受限型并行程序实现在满足功耗约束条件下程序执行时间降低、总功耗保持不变，能耗减小，从而提高系统的能量有效性。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种提升计算子系统能效的资源分配方法，实施步骤包括：

1)确定最优增加节点数目ΔN*、处理器频率f*以及功耗限制值P_target；

2)利用动态处理器频率调节工具，设置功耗限制值为P_target，并调度并行程序运行在N+ΔN*个计算节点上，且每一个计算节点的处理器频率的初始值为处理器频率f*，其中N为并行程序运行需要的最少计算节点数，缺省资源分配下每一个处理器核运行一个进程。

可选地，步骤1)之前还包括计算最优增加节点数目ΔN*的步骤，详细步骤包括：利用总内存带宽计算第一增加节点数据区间[0,ΔN^pref]；利用功耗约束条件计算第二增加节点数据区间[0,ΔN^power]；求第一增加节点数据区间[0,ΔN^pref]、第二增加节点数据区间[0,ΔN^power]之间的交集，并选择所求交集区间中的最大值作为最优增加节点数目ΔN*。

可选地，所述利用总内存带宽计算第一增加节点数据区间[0,ΔN^pref]的详细步骤包括：

存带宽计算第一增加节点数据区间[0,ΔN^pref]的详细步骤包括：

S1)获取记录的各个时刻t各个计算节点上的实际访存带宽b₁(t),b₂(t),...,b_N(t)，计算并行程序运行期间的单节点平均实际访存带宽b(t)，且取b(t)的最大值作为该并行程序的实际访存带宽B_N；