面向服务平台中多核资源利用率的优化方法研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yolanda0104
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服务平台掌控了多元化的服务器资源,用于满足行业用户各种各样的资源需求。然而,硬件资源并非永不枯竭。如何管理和分配有限的平台资源,使之尽可能被充分利用,是平台所面临的重要问题之一。  跨处理器性能影响是关乎片上多核系统中处理器可分配性的关键。片上多核系统的共享资源是公认的导致跨处理器性能干扰的重要因素,很多研究均围绕某种类型的资源冲突展开。然而,资源冲突并非是引发跨处理器性能干扰的唯一因素,架构、用户需求等几方面因素都与处理器间性能影响的严重程度密切相关。因此,我们需要一种行之有效的衡量方法,用于对平台中各种服务器的跨处理器性能干扰的方式和程度进行快速把握,并形成知识点。这些知识点能够帮助我们有效解决大规模服务器中的I/O瓶颈、跨处理器带宽竞争等关键问题。  本文的主要成果和创新性贡献如下:  1)提出一种基于三方关系的通用的多核系统分析方法Y-Detector,它从三方因素——资源、多核架构和服务器关键特征中提取与跨处理器性能影响密切相关的关键信息,实现对该系统的全方位评估度量。度量数据能够帮助我们快速了解不同类型服务器的资源冲突模式和严重程度,对后续资源优化管理具有重要的实际指导意义。  2)明确指出大规模服务器中基于公平性的软件调度策略对I/O瓶颈负有主要责任。提出一种新型的差异性I/O敏感调度策略,它依据并发任务各自的I/O资源特点进行冲突调解,提高了冲突检测和调节的准确性,并有效克服统一调度间隔所产生的不必要检测开销。在曙光机群的Intel64核高端服务器上,我们采用由机群应用、BFS和PARSEC等测试用例组成的并发任务组合对该策略进行评估。评估表明相对于现有公平性为主的策略,差异性I/O调度策略可获得最高为207%的性能提升。  3)针对大规模服务器中跨处理器带宽竞争问题,提出了辐射距离指导的资源映射方法(RDIS-Mapping)。在确保独立任务性能的前提下,RDIS-Mapping采用辐射区域不相交的原则来避免来自处理器间的性能影响。在由AMD多核服务器以及Intel多核服务器构成的平台环境中的评估表明,相对于保守的关闭并置执行的资源分配策略,RDIS-Mapping可获得1.83x提升。  4)提出一种位置相关分类方法,用于评估NUMA架构下并发任务随位置变换而呈现出的不同敏感度以及影响度特点,从而有助于对任务辐射范围内处理器资源的可分配性形成辅助判断信息。  5)提出一种增强型辐射距离指导的资源映射方法(Enhanced RDIS-Mapping)。针对RDIS-Mapping在任务辐射范围内造成的处理器资源浪费,Enhanced RDIS-Mapping采用位置相关分类方法对任务类型加以划分,通过合理的任务组合实现任务辐射范围内处理器的充分利用。实验表明,相对于保守的关闭并置执行的资源分配策略, Enhanced RDIS-Mapping策略可获得2.5x的提升。
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