Virtualization as an enabler for dynamic resource allocation in HPC

Pickartz, Simon Malte; Monti, Antonello (Thesis advisor); Müller, Matthias Stefan (Thesis advisor)

1. Auflage. - Aachen : E.ON Energy Research Center, RWTH Aachen University (2019)
Buch, Doktorarbeit

In: E.ON Energy Research Center : ACS, Automation of complex power systems 65
Seite(n)/Artikel-Nr.: 1 Online-Ressource (xiv, 2015 Seiten) : Illustrationen

Dissertation, RWTH Aachen University, 2018

Kurzfassung

Diese Dissertation untersucht wie Virtualisierungstechniken zu Lösungen neuer Herausforderungen im Bereich des Hochleistungsrechnens beitragen können. Es wird ein Ansatz auf der Systemebene verfolgt, der eine flexiblere Nutzung der in Rechnerverbundsystemen zur Verfügung stehenden Betriebsmittel ermöglicht. Entsprechend dem Stand der Technik präsentiert diese Dissertation eine Analyse unterschiedlicher Virtualisierungstechniken hinsichtlich ihres Einsatzes im Hochleistungsrechnen. Hieraus werden Anforderung an Hochleistungsrechner abgeleitet, die zur effizienten Nutzung von Virtualisierungstechniken in diesem Umfeld erfüllt sein müssen. Diese liefen die Grundlage für eine Kommunikationsschicht, welche als Teil dieser Dissertation speziell für den Einsatz in Virtualisierungsumgebungen insbesondere im Hochleistungsrechnen entwickelt wurde. Sie ermöglicht die transparente Migration von Prozessen einer Message-Passing Interface (MPI) Anwendung unter Einhaltung strengster Leistungsanforderungen. Zudem berücksichtigt sie Lokalitäts- sowie Topologiebeziehungen in virtuellen Rechnerverbundsystemen. Der Einsatz der Kommunikationsschicht wird am Beispiel des Co-Schedulings demonstriert. Hierzu wird eine Erweiterung des Prototyp-Co-Schedulers ``Poor Man's Co-Scheduler'' (poncos) vorgestellt. Diese Erweiterung wurde entwickelt, um die Realisierbarkeit von dynamischem Co-Scheduling auf Basis des Speicherbandbreitenverbrauchs von Anwendungen im Hochleistungsrechnen zu untersuchen. Die in dieser Dissertation vorgestellten Konzepte ermöglichen eine flexiblere Zuweisung von Betriebsmitteln im Hochleistungsrechnen. So kann die Gesamtauslastung der Systeme in Rechenzentren gesteigert werden.

Einrichtungen

• E.ON Energy Research Center [080052]
• Lehrstuhl für Automation of Complex Power Systems [616310]