Reproducible Partial-Load Experiments in Workload Colocation Analysis

Abstract

Hardware concurrency is common in all contemporary computer systems. Efficient use of hardware resources requires parallel processing and sharing of hardware by multiple workloads. Striking a balance between the conflicting goals of keeping servers highly utilized and maintaining a predictable performance level requires an informed choice of performance isolation techniques. Despite a broad choice of resource isolation mechanisms in operating systems, such as pinning of workloads to disjoint sets of processors, little is known about their effects on overall system performance and power consumption, especially under partial load conditions common in practice. Performance and performance interference under partial processor load is analyzed only after the fact, based on historical data, rather than proactively tested. This dissertation contributes a systematic approach to experimental analysis of application performance under partial processor load and in workload colocation scenarios. We first present a software tool set called Showstopper, capable of achieving and sustaining a variety of partial processor load conditions. Based on arbitrary pre-existing computationally intensive workloads, Showstopper replays processor load traces using feedback control mechanisms to maintain the desired load. As opposed to...

Hardwarový paralelismus je běžný u všech současných počítačových systémů. Nutnou podmínkou efektivního využití hardwarových prostředků jsou paralelní výpočty a sdílení hardware mezi několika výpočty. Hledání rovnováhy mezi mezi dvěma protichůdnými cíli - vysokým využitím serverů a před- vídatelným výkonem - vyžaduje informovanou volbu prostředků určených k izolaci v oblasti výkonu. Navzdory širokému výběru izolačních mechanismů v operačních systémech, například připínání ("pin- ning ) výpočtů k disjunktním množinám procesorů, je stále známo velmi málo o vlivu těchto mechanismů na celkový výkon systému a na jeho spotřebu energie, především v podmínkách částečné zátěže, které jsou v praxi běžné. Místo proaktivního testování se výkon i vzájemné ovlivňování výkonu při částečné zátěži analyzuje pouze zpětně, na základě historických dat. Tato disertační práce přispívá systematickým přístupem k experimentální analýze výkonu aplikací v podmínkách částečného zatížení procesorů a agregace výpočtů. V úvodu popisujeme sadu nástrojů zvanou Showstopper, schopnou dosáhnout a udržet rozmanité typy částečné zátěže. S využitím libo- volných předem daných programů náročných na procesor přehrává Showstopper záznamy o zatížení procesorů, s využitím mechanismů zpětnovazebního řízení k udržení požadované zátěže. Na rozdíl od...