[发明专利]一种超级计算机I/O转发结点轮询映射方法有效

专利信息
申请号: 202010351241.6 申请日: 2020-04-28
公开(公告)号: CN111597038B 公开(公告)日: 2023-07-14
发明(设计)人: 喻杰;王昉;杨文祥;赵丹;王岳青;邓亮;陈呈;杨志供 申请(专利权)人: 中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所
主分类号: G06F9/50 分类号: G06F9/50
代理公司: 天津市北洋有限责任专利代理事务所 12201 代理人: 韩帅
地址: 621000 *** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 一种 超级 计算机 转发 结点 映射 方法
【说明书】:

发明公开了一种超级计算机I/O转发结点轮询映射方法,包括如下步骤:计算超级计算机中I/O转发结点的数量,记为n;对n个I/O转发结点分别进行编号为IONsubgt;0/subgt;,IONsubgt;1/subgt;,...,IONsubgt;n‑1/subgt;;计算超级计算机中计算结点的数量,记为m;计算结点的编号分别为CNsubgt;0/subgt;,CNsubgt;1/subgt;,...,CNsubgt;m‑1/subgt;;采用轮询映射计算方法将计算结点CNsubgt;i/subgt;,映射至I/O转发结点IONsubgt;i%n/subgt;;在每个计算结点上,修改I/O转发结点配置,即对于计算结点CNsubgt;i/subgt;,将I/O转发结点配置从传统分区映射方法的修改为轮询映射方法的IONsubgt;i%n/subgt;;所有从计算结点CNsubgt;i/subgt;发出的I/O请求,都由I/O转发结点IONsubgt;i%n/subgt;处理;修改完所有计算结点上的I/O转发结点配置后,重启计算结点上的I/O转发服务,使配置生效,该方法解决了I/O转发结点间的负载不均衡问题。

技术领域

本发明涉及超级计算机存储体系结构领域,尤其涉及一种超级计算机I/O转发结点轮询映射方法。

背景技术

现代超级计算机普遍采用了包含I/O转发层的存储体系结构,计算结点将数据读写的I/O请求发送给I/O转发结点,由I/O转发结点替它们从存储系统中访问数据。目前计算结点与I/O转发结点的映射方法是,系统中所有计算结点被划分成与I/O转发结点数量相同的分区,相邻(如同一机柜内)的计算结点处于同一个分区,每个I/O转发结点负责服务一个分区内的计算结点。该映射方法易于管理维护,但是在实际生产应用环境中却面临着严重的负载不均衡问题。

在超级计算机上,由于作业调度系统优先为大规模并行作业分配相邻的计算结点运行,所以导致它们运行的结点在超级计算机上分布得较为集中。而作业的I/O行为具有突发性,即在作业的运行过程中,仅在少部分时间会产生I/O流量高峰,所以系统中任一时刻仅有少数作业在产生大量的I/O流量。以上两个原因综合导致系统中任一时刻的I/O流量绝大部分仅来自于少数相邻的计算结点。因此在传统映射方法下,系统的I/O流量仅会被极少数I/O转发结点处理,造成负载不均衡,形成性能瓶颈,影响超级计算机的整体运行效率。

针对传统映射方法的缺点,本发明的目的是通过改变计算结点与I/O转发结点间的映射方法,调动更多的I/O转发结点分摊系统的I/O压力,均衡I/O转发结点间的负载,提升系统的I/O性能。

超级计算机提供强大的并行计算能力,高性能计算作业可利用超级计算机数量庞大的计算结点,协同完成复杂的科学计算问题。现代超级计算机的主要构成为:(1)计算结点:提供并行计算能力,数量一般为上万个;(2)存储结点:提供海量数据的存储与访问能力,数量一般为上百个;(3)I/O转发结点:将来自于计算结点的I/O请求转发给存储结点,替计算结点从存储结点中访问数据,数量一般为数百个;(4)高速互连网络:连接计算结点、存储结点、I/O转发结点等。用户提交作业至超级计算机后,作业在计算结点上进行计算,运行过程中作业按需读取输入数据,或写出输出数据,读写数据又称为I/O(InputOutput)。I/O转发结点是连接计算结点与存储结点的桥梁,作业在计算结点上读取数据或写出数据的I/O请求,都必须由相对应的I/O转发结点处理,由其在存储结点上访问数据。当前国内外所有具有I/O转发架构的超级计算机,均采用了一种计算结点与I/O转发结点间的分区映射方法。即,系统中所有计算结点被划分成与I/O转发结点数量相同的分区,相邻(如同一机柜内)的计算结点处于同一个分区,每个I/O转发结点负责服务一个分区内计算结点的I/O请求。

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