Исследование производительности pvm c и без миграции процессов mosix в гетерогенной среде

Для организации распределенной вычислительной среды наиболее часто используются следующие программные средства: MPI, MOSIX, PVM. PVM является популярной средой программирования, которая позволяет пользователям объединять подключенные к сети компьютеры и находить устройства, которые можно использовать для организации вычислений. Ее основные преимущества - поддержка неоднородных сетей и машин, возможность организации динамического процесса и управления отдельной виртуальной машиной, а так же простота и эффективность библиотеки и пользовательского интерфейса. Главная цель использования PVM — это повышение скорости вычислений за счет их параллельного выполнения. Функционирование PVM основано на механизмах обмена информацией между задачами, выполняемыми в ее среде. Основные недостатки PVM - это статическое закрепление задач за узлами, которое приводит к неспособности эффективно ответить на изменения загрузки узлов, и предположение, что все рабочие станции имеют близкие скорости [34],[51].

В нашем эксперименте кластеры MOSIX были созданы в гетерогенной среде и виртуальной среде. В гетерогенной среде были установлены программы PVM и MOSIX и в ней запускалось приложение, которое вычисляет процессорное время при умножении матриц. Сначала выполняется приложение - умножения матриц на PVM без MOSIX. И потом на MOSIX. Затем, та же процедура повторяется на PVM с MOSIX. В следующей таблице приведены результаты по измерению процессорного времени при умножении матриц. Эти результаты наглядно доказывают преиму щества использования приоритетных миграций процесса.

Размерности Матриц	Время Вычислений (PVM without MOSIX)		Время Вычислений (PVM with MOSIX)
		6 processors		10 processors		6 processors	10 processors
400X400		0.326		0.376		0.322	0.347
600X600		1.082		1.066		1.065	1.053
800X800		1.805		1.626		1.864	1.628
1000X1000		3.032		2.378		2.8	2.670

Таблица.2.3. Результаты по измерению процессорного времени при умножении матриц в гетерогенной среде

Рисунок.2.12. сравнение времени выполнения при умножении матриц

Исследование производительности mpi с и без миграции процессов mosix в виртуальной среде

В виртуальной среде были установлены программы MPI и MOSIX и в ней запускалось приложение по определению времени задержки при синхронизации процессов MPI. MPI — это стандарт на программный инструментарий для обеспечения связи между отдельными процессами параллельной задачи. MPI предоставляет программисту единый механизм взаимодействия процессов внутри параллельно исполняемой задачи независимо от машинной архитектуры (однопроцессорные, многопроцессорные с общей или раздельной памятью), взаимного расположения процессов (на одном физическом процессоре или на разных) и API операционной системы. Программа, использующая MPI, легко отлаживается и переносится на другие платформы, часто для этого достаточно простой перекомпиляции исходного текста программы[9],[34],[96].

В этом примере выполняется коммуникационный тест MPI (время задержки сообщений) . MPI-0 отправляет 1-байтовое сообщение к MPI-1, затрачивая время на ожидание ответа между ними. После этого производится синхронизация для каждого повторения, а при завершении подсчитывается среднее времени ожидания. Эти тесты были выполнены под управлением операционной среды MOSIX, с и без преимущественной схемы миграции процесса. Результаты этих тестов доказали достоинства использования преимущественной миграции процесса. Для сравнения времени задержки при выполнении тестового коммуникационного приложения на MPI и MOSIX, сначала было запущено приложение по определению времени задержки на MPI без MOSIX. И потом та же операция повторялась под MOSIX. Ниже в таблице показаны результаты по определению времени задержки на приложении MPI-latency. Эти Результаты так же доказывают преимущества использования приоритетных миграций процесса.

Number of Process (Round Trip Latency Timing Test )	Run MPI without MOSIX		Run with MOSIX
		Avg round trip time		Avg one way latency		Avg round trip time	Avg one way latency
2		12152		6079		11877	5938
3		12643		6321		11975	5987
4		11875		5937		11228	5614
5		13296		6648		11623	5811
6		13160		6580		11378	5689

Таблица.2.4. Результаты (Время задержки - микросекунды) по определению времени задержки на приложении MPI-latency в виртуальной среде

Рисунок.2.13. Результаты (Время задержки - микросекунды) по определению времени задержки на приложении MPI-latency

Отличительными особенностями выполнения приложений на MOSIX являются адаптивная политика распределения ресурсов, симметрия и гибкость конфигурации. Комбинированный эффект этих свойств подразумевает, что пользователь не должен знать текущего состояния ресурсов на различных узлах и даже их количества. Параллельные приложения могут выполняться, позволяя MOSIX назначать и переназначать процессы на эффективнейшие из возможных узлов, почти так же, как и в SMP. В отличие от таких пакетов, как MPI или PVM, фиксирующих процессы в конкретных узлах кластера, MOSIX обеспечивает их прозрачную динамическую миграцию. При этом MPI и PVM могут использоваться совместно с MOSIX. Зависимость производительности от скорости процессора и объема памяти на стартовом узле и для повышения производительности на сильно связанных задачах необходимо повышать скорость сети, например используя Gigabit Ethernet или Myrinet [26].

Благодаря Технологии MOSIX может создать эффективную вычислительную систему, которая позволяет осуществлять динамическую балансировку вычислений на узлах вычислительной системы на основе технологии облачных вычислений.