Diseño de un sistema de comunicaciones para virtualización remota de aceleradores gráficos sobre sistemas heterogéneos
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Mostrar el registro completo del ítemcomunitat-uji-handle:10234/9
comunitat-uji-handle2:10234/29747
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TESISMetadatos
Título
Diseño de un sistema de comunicaciones para virtualización remota de aceleradores gráficos sobre sistemas heterogéneosAutoría
Director/a
Quintana Orti, Enrique Salvador; Mayo Gual, RafaelÓrgano responsable
Universitat Jaume I. Departament d'Enginyeria i Ciència dels ComputadorsFecha de defensa
2015-12-21Editor
Universitat Jaume IPalabras clave
Páginas
220 p.;Resumen
El consumo de energía es una de las principales preocupaciones en el diseño
de cualquier sistema de HPC y ha sido recientemente reconocido como uno
de los grandes retos para alcanzar el siguiente hito en el rendimiento ... [+]
El consumo de energía es una de las principales preocupaciones en el diseño
de cualquier sistema de HPC y ha sido recientemente reconocido como uno
de los grandes retos para alcanzar el siguiente hito en el rendimiento de los
supercomputadores: un EXAFLOPS. Para lograr este ambicioso
objetivo, es necesario diseñar supercomputadores cada vez más eficientes desde
el punto de vista energético, sin perder de vista el rendimiento.
En este contexto, la incorporación de los aceleradores gráficos a los
sistemas HPC actuales ha dado lugar a clústeres de máquinas con varios
núcleos donde cada nodo está equipado con su propio acelerador. En principio,
esto ha supuesto un aumento de la eficiencia energética de estas
configuraciones. Sin embargo, los aceleradores pueden permanecer inactivos gran
parte del tiempo, durante el cual siguen consumiendo una importante cantidad
de energía. Para conseguir un uso más eficiente de las GPUs
se han desarrollado varias tecnologías de virtualización de GPUs que permiten
ejecutar aplicaciones aceleradas con GPUs accediendo a un acelerador gráfico
instalado en un nodo remoto. En la actualidad, la solución más destacada
por su robustez, flexibilidad y eficiencia es rCUDA.
Otra de las estrategias para aumentar la eficiencia energética de los
clústeres consiste en reemplazar los nodos que incluyen procesadores de
propósito general, con un elevado consumo energético, por un número mayor
de plataformas con núcleos de menor capacidad de cálculo, pero bajo consumo
de potencia eléctrica. Ahora bien, estas configuraciones incrementan el
tiempo de ejecución de las aplicaciones de HPC, lo que a larga puede redundar
en un mayor consumo de energía.
Este trabajo de investigación aborda el diseño, implementación y evaluación
de un sistema de comunicaciones para la virtualización remota de GPUs basado
en rCUDA, utilizando redes de alto rendimiento sobre sistemas heterogéneos.
En concreto, las propuestas desarrolladas en esta tesis permiten aprovechar
las posibilidades de ahorro energético que pueden conseguirse al aplicar la
virtualización de GPUs en un clúster heterogéneo que cuenta con nodos basados
en procesadores propósito general, plataformas multinúcleo de bajo consumo y
arquitecturas híbridas (CPU-GPU) interconectadas por redes de alto rendimiento
que soportan \mbox{el protocolo RDMA}. La evaluación experimental del rendimiento y
del consumo energético se efectúa en base a un conjunto de aplicaciones aceleradas
con GPUs remotas. El marco de trabajo contempla varias configuraciones
representativas de los futuros sistemas de HPC, caracterizados por arquitecturas
heterogéneas dirigidas a aumentar la potencia de cálculo teniendo en cuenta
la eficiencia energética. Los resultados obtenidos demuestran el potencial
de las propuestas desarrolladas en este trabajo para incrementar la eficiencia
energética de la solución de virtualización de rCUDA. [-]
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