| Περίληψη |
Η υπολογιστική υψηλής απόδοσης (HPC) συμβάλλει καταλυτικά στην πρόοδο της επιστήμης καθώς και στην αύξηση του ανταγωνισμού στην βιομηχανία σε παγκόσμιο επίπεδο. Στις μέρες μας, η απόδοση των υπερυπολογιστών περιορίζεται από αυστηρές προϋποθέσεις ενεργειακής κατανάλωσης. Ωστόσο η χρήση διακομιστών χαμηλής κατανάλωσης σε συνδυασμό με επιταχυντές FPGA υψηλής ταχύτητας μπορούν να προσφέρουν μια εφικτή λύση για την αντιμετώπιση αυτής της πρόκλησης. Σε αυτή την κατεύθυνση, το έργο ExaNeSt το οποίο χρηματοδοτείται από την Ευρωπαική Ένωση αναπτύσσει και παράγει ένα σύστημα που αποτελείται από επεξεργαστές αποδοτικής κατανάλωσης τεχνολογίας ARM, σε συνδυασμό με FPGAs. Στο σύστημά μας, χρησιμοποιούμε FPGAs για να υλοποιήσουμε μιας υψηλής ταχύτητας προσαρμοσμένη διασύνδεση η οποία επιτρέπει στους υπολογιστικούς κόμβους καθώς και στις γρήγορες μνήμες τους να επικοινωνούν μεταξύ τους. Αυτό δημιουργεί την ανάγκη για μια εξελιγμένη διεπαφή δικτύου η οποία γεφυρώνει τις εφαρμογές που τρέχουν στους πυρήνες ARM με το υλικό διασύνδεσης. Για μεγάλες μεταφορές δεδομένων μεταξύ μνημών, έχουμε υλοποιήσει μια προσαρμοσμένη πολυκάναλη μηχανή RDMA (Remote Direct Memory Access) με χαμηλή καθυστέρηση, η οποία επιτρέπει στις εφαρμογές να παρακάμπτουν τον πυρήνα του λειτουργικού ώστε να αποφεύγεται το κόστος κλήσεων συστήματος καθώς και η παραδοσιακή επεξεργασία πρωτοκόλλων τύπου TCP/IP. Σε αυτήν την εργασία, αναπτύξαμε λογισμικό, χρησιμοποιώντας έναν ειδικό επεξεργαστή πραγματικού χρόνου, διάφορα στάδια του πρωτοκόλλου RDMA, συμπεριλαμβανομένης μιας καινοτόμας τμηματοποίησης του μεγέθους μεταφοράς RDMA σε μπλοκ, εφαρμογή χρονικών ορίων και αναμετάδοσης ανά μπλοκ, ποιότητα υπηρεσιών QoS, καθώς και έλεγχο ροής από άκρο σε άκρο και ένα νέο πρωτόκολλο για ειδοποιήσεις γρήγορης ολοκλήρωσης. Η νέα μηχανή RDMA υποστηρίζει επιλεκτικές και πολλαπλών διαδρομών αναμεταδόσεις ανά μπλοκ, οι οποίες προωθούν την υπερσύγχρονη τεχνολογία RDMA του InfiniBand πρωτοκόλλου. Η νέα RDMA επίσης, συμπεριλαμβανομένου του τμήματος συν-επεξεργαστή, το οποίο είναι το αποτέλεσμα αυτής της εργασίας, και το τμήμα υλικού που υλοποιήθηκε στο ΙΤΕ, είναι πλέον πλήρως λειτουργική και χρησιμοποιήθηκε για την εκτέλεση πραγματικών εφαρμογών HPC στο πρωτότυπο ExaNeSt, το οποίο αποτελείται από δεκάδεςc διασυνδεδεμένων Ultrascale + MPSoCs. Με την εφαρμογή πολλών λειτουργιών επιπέδου μπλοκ και συναρτήσεων μεταφοράς χρησιμοποιώντας τον συνεπεξεργαστή, έχουμε μειώσει την πολυπλοκότητα και τον χρόνο ανάπτυξης πρωτοκόλλου RDMA, χωρίς αυτό να επηρεάσει το ρυθμό επεξεργασίας του. Σε αυτή τη διατριβή, αναφέρουμε τα χαρακτηριστικά που έχουμε εφαρμόσει στον συνεπεξεργαστή, το σκεπτικό πίσω από την επιλογή σχεδιασμού μας και τα αποτελέσματα της αξιολόγησης απόδοσης σε επίπεδο συστήματος.
|
Quality of service framework for low power RDMA operations over cortex R5 real time microcontroller
