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Benchmarking of Non-Blocking Input/Output on Compute Clusters

Büttner, David

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Abstract

As high performance computing becomes more important and supercomputers grow bigger and faster, the I/O part of applications can become a real problem in regard to overall execution times. While use of new and specialized hardware and tuning of parallel file systems help a lot in the struggle to minimize I/O times, adjustment of the execution environment is not the only option to improve overall application behavior. It is not always possible to run applications on parallel computers which are especially adapted to that kind of applications and one has to use the system settings provided. Not only the system administrator and the developers of hardware or software components can help to reduce application execution times but also the application programmer can help by making use of non-blocking I/O operations. To see if and how much performance gains can be achieved by making use of non-blocking I/O operations this thesis discusses non-blocking I/O operations in detail, proposes a benchmark to measure performance gains when switching from blocking I/O operations to their non-blocking counter parts and presents the results of different series of test runs.

Translation of abstract (German)

Während Hochleistungsrechnen immer wichtiger wird und Hochleistungsrechner immer schneller und größer, kann die E/A der Anwendungen ein echtes Problem in Bezug auf die Ausführungszeit von Programmen werden. Auch wenn die Nutzung von Spezialhardware und die Feineinstellungen von parallelen Dateisystemen viel dazu beitragen die E/A-Zeiten zu minimieren, sind Veränderungen an der Rechnerumgebung nicht die einzige Möglichkeit das Programmverhalten zu verbessern. Es ist nicht immer möglich Anwendungen auf für sie angepasste Parallelrechnern auszuführen und es müssen oft die gegebenen Systemeinstellungen verwendet werden. Nicht nur die System-Administratoren und die Entwickler von Hardware und Software können Ausführungszeiten reduzieren. Auch die Anwendungsprogrammierer können durch Verwendung von nicht blockierenden E/A Funktionen dazu beitragen. Um herauszufinden ob und wieviel Leistungsverbesserung durch die Nutzung von nicht blockierenden E/A Funktionen erziehlt werden kann, werden in dieser Arbeit nicht blockierende E/A Funktionen im Detail besprochen. Weiterhin wird ein Benchmark zur Analyse der Leistungssteigerung bei Wechsel von blockierenden E/A Funktionen zu nicht blockierenden E/A Funktionen entwickelt und die Ergebnisse von unterschiedlichen Testläufen vorgestellt.

Item Type: Bachelor thesis
Date Deposited: 24 Mar 2009 15:37
Date: 2007
Faculties / Institutes: The Faculty of Mathematics and Computer Science > Department of Computer Science
Subjects: 004 Data processing Computer science
Controlled Keywords: Benchmarking, Ein-Ausgabe, Cluster <Rechnernetz>, Hochleistungsrechnen, Dateisystem
Uncontrolled Keywords: PVFS , MPICH2 , MPI-IO , Non-Blocking I/O
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