Evaluation und Verbesserung eines Task-Schedulers für eine HPC Anwendung

Abstract

Bei der Auslegung von Turbomaschinen wird immer stärker auf die computergestützte numerische Simulation (CFD) gesetzt. Diese Rechnungen sind im Allgemeinen sehr aufwändig, was dazu führt, dass sie parallel abgearbeitet werden müssen, um Ergebnisse in akzeptablen Zeitspannen zu erhalten. Durch immer leistungsfähigere Rechenknoten wird dabei verstärkt auf Shared-Memory Parallelisierung gesetzt. Eine Möglichkeit dies zu implementieren ist die sogenannte Task-Parallelisierung, welche die zu bearbeitende Aufgaben in einzelne kleine Tasks zerlegt welche dann teilweise parallel ausgeführt werden können. Um zu koordinieren, wann welcher Task auf welchem Rechenkern ausgeführt wird, benötigt man einen Scheduler. In dieser Arbeit wird der Task-Scheduler des DLR-Strömungslösers TRACE analysiert und seine Performance evaluiert. Dabei werden vor allem zwei mögliche Probleme aufgezeigt: Die ineffiziente Verwaltung der Tasks, sowie eine möglicherweise nicht-optimale Priorisierung der Tasks. Danach werden einige alternative Datenstrukturen vorgestellt, welche zwar in der Lage sind Skalierungsprobleme zu lösen, jedoch in der aktuellen Konfiguration eine schlechtere Performance aufweisen. Darüber hinaus werden einzelne Sortierungskriterien analysiert und einige alternative Sortierungskriterien evaluiert. Durch diese neue Sortierung wird ein Performancegewinn von 2 - 3% erzielt.