Построение и анализ модели процесса работы с двумя деками, двигающимися друг за другом в общей памяти

Автор: Барковский Евгений Александрович, Лазутина Анна Александровна, Соколов Андрей Владимирович

Журнал: Программные системы: теория и приложения @programmnye-sistemy

Рубрика: Программное и аппаратное обеспечение для супер ЭВМ

Статья в выпуске: 1 (40) т.10, 2019 года.

Бесплатный доступ

В work-stealing балансировщиках параллельных задач, каждое ядро имеет свой буфер задач-дек (англ. deque). Владелец дека использует один конец для добавления и извлечения задач, а из второго конца задачи перехватываются другими ядрами. В статье анализируются два метода представления деков: один из распространенных методов-раздельное последовательное циклическое представление деков; и новый предложенный нами метод, где общая память для деков заранее не делится и они двигаются друг за другом по кругу. Ранее эти методы анализировались нами для представления FIFO-очередей в сетевых приложениях, где для некоторых значений параметров системы метод «Друг за другом» давал лучший результат.Целью исследования является построение и анализ модели процесса работы с двумя последовательными деками, когда они двигаются друг за другом по кругу в общей памяти. Математическую модель мы будем строить как случайное блуждание по целым точкам в пирамиде. Имитационная модель строится с помощью метода Монте-Карло. Используемая стратегия work-stealing-перехват одного элемента. Предложены математическая и имитационная модели данного процесса и проведены численные эксперименты.

Еще

Work-stealing балансировщики, work-stealing деки, структуры данных, поглощающие цепи маркова, случайные блуждания

Короткий адрес: https://sciup.org/143169789

IDR: 143169789   |   DOI: 10.25209/2079-3316-2019-10-1-3-17

Список литературы Построение и анализ модели процесса работы с двумя деками, двигающимися друг за другом в общей памяти

  • R.D. Blumofe, C.E. Leiserson. “Scheduling multithreaded computations by work stealing”, Journal of the ACM, 5:46 (1999), pp. 720-748.
  • M. Herlihy, N. Shavit. The art of multiprocessor programming, Elsevier, 2008, 536 pp.
  • R.D. Blumofe, C.F. Joerg, B.C. Kuszmaul, C.E. Leiserson, K.H. Randall, Y. Zhou. “Cilk: an efficient multithreaded runtime system”, Journal of Parallel and Distributed Computing, 37:1 (1996), pp. 55-69.
  • D. Leijen, W. Schulte, S. Burckhardt. “The design of a task parallel library”, ACM SIGPLAN, 44:10 (2009), pp. 227-242.
  • O. Tardieu, H. Wang, H. Lin. “A work-stealing scheduler for X10's task parallelism with suspension”, ACM SIGPLAN, 47:8 (2012), pp. 267-276.
  • G. Varisteas, Effective cooperative scheduling of task-parallel applications on multiprogrammed parallel architectures Effective cooperative scheduling of task-parallel applications on multiprogrammed parallel architectures, Doctoral Thesis in Information and Communication Technology Doctoral Thesis in Information and Communication Technology, 2015 URL http://kth.diva-portal.org/smash/get/diva2:861129/FULLTEXT01.pdf.
  • D. Knuth. The art of multiprocessor programming, Addison-Wesley Professional, 1997, 672 pp.
  • D. Hendler, N. Shavit. “Non-blocking steal-half work queues”, PODC '02, 2002, pp. 280-289.
  • A.V. Sokolov, A.V. Drac. “The linked list representation of n LIFO-stacks and/or FIFO-queues in the single-level memory”, Information Processing Letters, 113:19-21 (2013), pp. 832-835.
  • Е.А. Аксенова, А.А. Лазутина, А.В. Соколов. «Об оптимальных методах представления динамических структур данных», Обозрение прикладной и промышленной математики, 10:2 (2003), с. 375-376.
  • D. Hendler, Y. Lev, M. Moir, N. Shavit. “A dynamic-sized nonblocking work stealing deque”, Distributed Computing, 18:3 (2006), pp. 189-207.
  • M. Mitzenmacher. “Analyses of load stealing models based on differential equations”, SPAA '98, 1998, pp. 212-221.
  • А.В. Калачев. Многоядерные процессоры, БИНОМ, М., 2014, 247 с.
  • Е.А. Барковский, А.В. Соколов, Способ управления памятью компьютерной системы Способ управления памятью компьютерной системы, № 2647627. Бюллетень № 8 № 2647627. Бюллетень № 8, Опубл. 16.03.2018.
  • А.В. Соколов. Математические модели и алгоритмы оптимального управления динамическими структурами данных, ПетрГУ, Петрозаводск, 2002.
  • Е.А. Барковский, А.В. Соколов. «Модель управления двумя параллельными FIFO-очередями, двигающимися друг за другом в общей памяти», Информационно-управляющие системы, 2016, №1, с. 65-73.
  • E.A. Aksenova, A.A. Lazutina, A.V. Sokolov. “Study of a non-Markovian stack management model in a two-level memory”, Programming and Computer Software, 30:1 (2004), pp. 25-33.
  • E.A. Aksenova, A.V. Sokolov. “Optimal implementation of two FIFO-queues in single-level memory”, Applied Mathematics, 2:10 (2011), pp. 1297-1302.
  • Е.А. Барковский, А.А. Лазутина, А.В. Соколов. “Модель управления двумя work-stealing деками, двигающимися друг за другом в общей памяти”, Обозрение прикладной и промышленной математики, 25:1 (2018), pp. 77.
  • D. Chase, Y. Lev. “Dynamic circular work-stealing deque”, SPAA '05, 2005, pp. 21-28.
  • Е.А. Барковский, А.В. Соколов. “Вероятностная модель для задачи оптимального управления work-stealing деками при различных стратегиях перехвата работы”, IX Международная Петрозаводская конференция, 2016, pp. 11-13.
  • A.V. Sokolov, E.A. Barkovsky. “The mathematical model and the problem of optimal partitioning of shared memory for work-stealing deques”, PaCT 2015: Parallel Computing Technologies, Lecture Notes in Computer Science, vol. 9251, 2015, pp. 102-106.
  • E.A. Aksenova, A.V. Sokolov. “Modeling of the memory management process for dynamic work-stealing schedulers”, 2017 Ivannikov ISPRAS Open Conference (ISPRAS), 2018, pp. 12-15.
  • S. Mattheis, T. Schuele, A. Raabe, T. Henties, U. Gleim. “Work stealing strategies for parallel stream processing in soft real-time systems”, ARCS 2012: Architecture of Computing Systems - ARCS 2012, Lecture Notes in Computer Science, vol. 7179, 2002, pp. 172-183.
  • А.И. Адамович, А.В. Климов. «Как создавать параллельные программы, детерминированные по построению? Постановка проблемы и обзор работ», Программные системы: теория и приложения, 8:4 (2017), с. 221-244.
  • Е.А. Барковский, Р.И. Кучумов, А.В. Соколов. «Оптимальное управление двумя work-stealing деками в общей памяти при различных стратегиях перехвата работы», Программные системы: теория и приложения, 8:1 (2017), с. 83-103.
  • Р.И. Кучумов. «Реализация и анализ work-stealing планировщика задач», Стохастическая оптимизация в информатике, 12:1 (2016), с. 20-39.
  • Е.А. Барковский. «Реализация менеджера памяти в work-stealing балансировщике», Стохастическая оптимизация в информатике, 13:1 (2017), с. 56-65.
  • R. Kuchumov, A. Sokolov, V. Korkhov. “Staccato: cache-aware work-stealing task scheduler for shared-memory systems”, ICCSA 2018: Computational Science and Its Applications - ICCSA 2018, Lecture Notes in Computer Science, vol. 10963, 2018, pp. 91-102.
  • Дж. Кемени, Дж. Снелл. Конечные цепи Маркова, Наука, М., 1970, 272 с.
  • Е.А. Аксенова, А.В. Соколов. «Оптимальное управление двумя параллельными стеками в двухуровневой памяти», Дискретная математика, 19:1 (2007), с. 67-75.
  • А.В. Соколов. «Об оптимальном кешировании FIFO-очередей», Стохастическая оптимизация в информатике, 9:2 (2013), с. 108-123.
  • P.J. Koopman. Stack computers: the new wave, Ellis Horwood Ltd., 1989, 502 pp.
Еще
Статья научная