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1 Calcul sur la grille Module optionnel Master de recherche informatique Université de Montpellier 2 2005/2006.

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1 1 Calcul sur la grille Module optionnel Master de recherche informatique Université de Montpellier /2006

2 2 Intervenants Vincent Boudet, et Rodolphe Giroudeau Maîtres de Conférence LIRMM, équipe APR Algorithmique et Performance des Réseaux

3 3 Calendrier Le cours a lieu le lundi après-midi de 13h15 à 16h30. –19 septembre VB –26 septembre VB –3 octobre RG –10 octobre RG –Plus tard : Vous

4 4 Plan du cours 1- Introduction 2- Equilibrage de charge et distribution dans les grilles –Pourquoi ? –Equilibrage 1D –Equilibrage 2D –Partitionnement Libre –Approche Maître/Esclaves (si on a le temps) 3- Ordonnancement hiérarchique sur grille 4- Tâches malléables (si on a le temps)

5 5 Travail personnel Etude bibliographique –Lecture dun article de recherche –Présentation orale Examen écrit

6 6 Introduction Concept de grille

7 Machine monoprocesseur Machine à mémoire partagée Grappe locale (cluster) Grappe globale (Grid) GFLOPSGFLOPS

8 8 Chaîne alimentaire informatique Demise of Mainframes, Supercomputers, & MPPs

9 9 Principes de base Pfister [In search of clusters,1998] 3 ways to improve performance : Work harder Work smarter Get help –Work harder : processeurs plus rapides –Work smarter : algorithmique –Get help : parallélisme/distribution

10 10 Historique Projet Beowulf (NASA, HPCC, début 1994) –exploiter la puissance de calcul et le parallélisme potentiels dune pile de PC pour lexécution dapplications scientifiques –adapter la configuration de ces systèmes à faible coût aux besoins de calcul de la Nasa Octobre 1996 –1,25 Gflops sur une grappe de 16 machines standard valant moins de $50 K pour une application de simulation numérique

11 11 Beowulf PC Réseau standard –Ethernet –Système de communication par échange de messages : TCP/IP Linux -> ExtremeLinux

12 12

13 13 Une grappe N°2 du Top 500 LLNL, Livermore, USA. Intel Tiger4, Quadrix 19, 94 Tflops

14 14 Evolutions en 10 ans 100 x #processeurs > 10 x fréquence dhorloge des processeurs 100 x capacité mémoire par processeur 100 x débit par lien réseau > 10 x réduction de la latence réseau > 100 x performance Linpack sur grappe

15 15 Evolutions des architectures à haute performance

16 16 Aujourdhui

17 17

18 18 Spectre dutilisation Multiprogrammation Parallélisme –Implicite ou explicite Haute disponibilité Calcul scientifique et applications commerciales

19 19 Grappe de calculateurs Réseau de calculateurs indépendants interconnectés destinés à être utilisés comme une seule ressource de calcul –nœuds (PC, station de travail, SMP) –réseau à haut débit et faible latence Intersection de deux domaines –les système distribués –les architectures parallèles

20 20 Grappe Nœud de base –1 ou plusieurs processeurs –périphériques dE/S –mémoire –Exemples : PC, station de travail, SMP Réseau à haut débit et faible latence –Myrinet, SCI, ATM, GigabitEthernet,... –Vers le 10 Gbps et au delà de débit et 1 µs de latence

21 21 Potentialités du matériel Puissance des processeurs (GHz) Réseaux haut débit (Goctets) Quantité importante de mémoire et despace de stockage

22 22 Importance du logiciel Tirer profit des potentialités matérielles –performance –redondance -> haut disponibilité Gestion globale des ressources –exploiter le parallélisme –rendre transparente la distribution Une application doit pouvoir utiliser efficacement lensemble des ressources de la grappe quelque soit leur localisation.

23 23 Réalité des grappes Des milliers de grappes installées –universités –laboratoires de recherche industriels –laboratoires publics Différentes configurations –grappes assemblées à la main par lutilisateur –grappes vendues assemblées

24 24 Pourquoi pas avant ? Pas de logiciel offrant limage dune machine unique –remplacer un super-calculateur par 20 machines a un impact sur l utilisation et ladministration –solutions propriétaires onéreuses Digital Open VMS cluster Tandem –clusters non propriétaires réservés à des sites experts

25 25 Axes de recherche Passage à léchelle – millions de processeurs –Fédération de grappes –Grilles Ordonnancement –Qui fait quoi ? Et ou ? Gestion des données –Ou placer les données ? –Quelle influence ? Programmation –au delà de MPI (assembleur des grappes !)

26 26 Pour conclure … Propos de Thomas Sterling à la conférence Cluster –Est-ce que les grappes peuvent fonctionner ? Peuvent-elles être utiles ? 1997 –Est-ce quon peut construire des grappes et les programmer pour les rendre pratiques ? 2000 –Est-ce que les grappes peuvent passer à léchelle et peut-on les gérer de manière fiable ? 2003 –Est-ce quon peut gagner [au top 500] ? Aujourdhui –Domination du marché des machines à haute performance


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