1 / 24

面向科学 计算的 用户级检查点系统

硕士中期考核. 面向科学 计算的 用户级检查点系统. 学生：张福玺 导师：赵晓芳 高性能中心操作系统组 2011 年 12 月 13 日. 提纲. 学位论文研究情况 已 取得的阶段性成果 下一步工作计划 课程完成 情况. 提纲. 学位论文研究情况 已 取得的阶段性成果 下一步工作计划 课程完成 情况. P 级系统. 随着系统规模的迅速增长， MTTI 也迅速降低.

nathaniel-rich
Télécharger la présentation

面向科学 计算的 用户级检查点系统

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 硕士中期考核 面向科学计算的用户级检查点系统 学生：张福玺 导师：赵晓芳 高性能中心操作系统组 2011年12月13日

  2. 提纲 • 学位论文研究情况 • 已取得的阶段性成果 • 下一步工作计划 • 课程完成情况

  3. 提纲 • 学位论文研究情况 • 已取得的阶段性成果 • 下一步工作计划 • 课程完成情况

  4. P级系统 • 随着系统规模的迅速增长，MTTI也迅速降低 C. Engelmann and S.L. Scott: Reliability, Availability, and Serviceability (RAS) for Petascale High-End Computing and Beyond

  5. P级规模下检查点 • P级系统，无优化的情况下，一次检查点操作耗时将达到30分钟！ Compute nodes 40 to 200 GB/s Parallel file system (1 to 2 PB) Total memory: 100-200 TB Network(s) I/O nodes 1000 sec. < Ckpt < 2500 sec.

  6. 开题以来的相关研究进展 • SRS（Stop Restart Software） • providing an easy-to-use checkpointing library that allows reconguration of parallel applications. • allowing checkpoint data to be ported across heterogeneous machines • providing migration of the application across locations that do not share common file systems without requiring the user to migrate data

  7. 提纲 • 学位论文研究情况 • 已取得的阶段性成果 • 下一步工作计划 • 课程完成情况

  8. 系统框架 process i process i process i libdcr3 libdcr3 libdcr3 libdcr3 libdcr3 libdcr3 node A node B node X MPI MPI MPI MPI MPI MPI process j process j process j • 为应用提供编程接口 • 同步、存取数据等操作 dcrd dcrd dcrd kernel kernel kernel • 管理本结点的应用进程 • 执行gctrl下发命令 gctrl • 全局同步 • 全局状态监测 • 故障监测与自动重启触发 PPS FS (HDFS) 数据流 控制流

  9. 系统框架 • 应用负责通信一致性 • 控制信息分级传输 • 仅由gctrl传输给dcrd，dcrd之间无信息传输 • 控制信息传输采用频外传输 • 独立于MPI环境 • 数据传输在应用运行时的MPI环境下进行 • 控制命令消息简短、处理简单

  10. 自动化检查点框架 • 运行时故障检测 • 自动重启 • 检查点系统自身的容错

  11. 自动化检查点框架 • 运行时故障检测 1.注册进程 注册进程 dcrd 2.定期广播查询 gctrl定期广播查询 4.回复gctrl MPI进程 3.进程状态 正常回复 进程异常崩溃 dcrd查看本地进程状态 gctrl dcrd 是否有进程异常崩溃？ MPI进程 是 否 回复结点正常 回复超时为结点故障 dcrd MPI进程 回复结点异常

  12. 自动化检查点框架 选用后备结点替代故障结点 • 自动重启 gctrl 终止本地进程(dcrd) dcrd dcrd dcrd dcrd 重启的进程将迁移到替代结点上 当可用计算核数不足时，将无法自动重启 注销应用(gctrl) MPI进程 MPI进程 MPI进程 MPI进程 重启的进程将继续运行在原结点上 后备结点替换故障结点 设置重启参数 PPS FS(HDFS) 执行重启

  13. 自动化检查点框架 • 检查点系统自身的容错 • 初始部署：结点列表文件 • 运行时故障 • gctrl/dcrd异常崩溃 • watchdog监视运行，日志文件保存运行信息 • 重启进程，读取日志文件 • dcrd结点故障 • gctrl定期广播，故障结点被标记为坏结点 • 修复后，启动dcrd通知gctrl • gctrl结点故障 • 人工选择可用结点，重启gctrl • 故障时应用处于运行中 • 检查点时：检查点失败，应用异常退出 • gctrl触发自动重启 • 非检查点时：不影响应用运行

  14. 检查点数据存储管理 • 采用写时复制(COW)，非阻塞式检查点 • 检查点数据保存与应用的继续执行在时间上重叠 • 应用定义需要做检查点的数据 • 减少检查点存储空间需求和IO阻塞 • 采用高效快速的压缩算法(snappy) • 降低IO带宽对检查点性能的影响 • 自动垃圾回收，只保存最新的检查点数据 • 使用HDFS作为保存检查点数据的文件系统 • 分布式存储 • N模冗余

  15. 检查点数据存储管理 • 检查点整体流程 检查点开始 检查点垃圾回收 保存压缩后的数据 调用fork() 父进程返回继续执行计算 子进程保存检查点数据 子进程退出 0号MPI进程 保存本次检查点信息 (版本信息、 总MPI进程数、 第n次检查点等) 压缩检查点数据 (snappy) 检查点结束

  16. 用户编程接口 • int dcr3_init(const char *app_string) • 注册应用 • int dcr3_ckpt(char **ckpt_data, int *data_len, int data_num) • 保存检查点数据（检查点） • int dcr3_rstr(int round, char ***rstr_data, int **data_len, int *data_num) • 读入检查点数据（重启） • int dcr3_finalize(void) • 注销应用

  17. 已完成的测试结果 • 模拟网络环境下（一个结点上运行多个dcrd），完成对上千结点规模的应用检查点扩展性测试 • 完成存储管理的功能测试 • 检查点数据的在线压缩存储与读取 • 垃圾数据的自动回收 • 重启时，检查点数据的自动迁移 • 完成自动化检查点框架功能性测试 • 软件故障以及结点故障识别 • 故障时自动重启应用 • 检查点系统自身的容错性

  18. 部分测试结果 • msFEM(有限元分析) 5结点、32进程 HDFS保存检查点数据时将占用一部分CPU资源，影响应用的执行

  19. 部分测试结果 • msFEM(有限元分析) 5结点、32进程 DCR3系统能有效的降低存储空间需求、IO带宽需求

  20. 提纲 • 学位论文研究情况 • 已取得的阶段性成果 • 下一步工作计划 • 课程完成情况

  21. 下一步工作计划 • 更大规模系统下可扩展性测试 • 完善测试数据 • 撰写学位论文

  22. 提纲 • 学位论文研究情况 • 已取得的阶段性成果 • 下一步工作计划 • 课程完成情况

  23. 课程完成情况 • 总学分34.5，学位课19学分 • 部分课程 • 英语A • 排队论 • 高性能计算机系统 • 编译程序高级教程 • 主流操作系统技术与实践 • 分布式操作系统 • 并行处理 • 高性能并行计算

  24. 谢谢！

More Related