[發(fā)明專利]高性能計算機NUMA感知的線程和內(nèi)存資源優(yōu)化方法與系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410677736.2
• 申請日: 2014-11-21
• 公開（公告）號: CN104375899A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發(fā)明（設計）人: 莫則堯;張愛清;楊章;田鴻運
• 申請（專利權(quán)）人: 北京應用物理與計算數(shù)學研究所
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 王天堯

1.一種高性能計算機非一致內(nèi)存訪問NUMA感知的線程和內(nèi)存資源優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于，包括：

運行時環(huán)境探測模塊，用于探測并行程序所在計算結(jié)點的硬件資源及所述硬件資源的分布情況，探測并行程序分布在當前計算結(jié)點上的并行進程數(shù)；

計算資源分配管理模塊，用于根據(jù)所述硬件資源的分布情況及所述并行進程數(shù)，為各并行進程分配處理器和內(nèi)存計算資源，建立各并行進程及并行進程的子線程與實際處理器核和物理內(nèi)存區(qū)域的映射關系；其中，由每個并行進程開啟的并行區(qū)內(nèi)的執(zhí)行線程在該進程所屬的處理器核上調(diào)度，各線程的內(nèi)存資源分配請求在線程所屬進程的內(nèi)存資源區(qū)域內(nèi)劃分；

并行編程接口及線程綁定模塊，用于向并行程序提供相應的并行編程接口，在并行程序調(diào)用相應的并行編程接口后，根據(jù)所述映射關系，獲取并行區(qū)內(nèi)各線程的綁定位置掩碼，將執(zhí)行線程綁定到相應的CPU核上。

2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，運行時環(huán)境探測模塊具體用于：

探測當前計算結(jié)點包含的對稱多處理器共享存儲結(jié)構(gòu)SMP模塊數(shù)量，每個SMP模塊的CPU數(shù)量，每塊CPU的處理器核數(shù)量，每塊CPU下掛載的內(nèi)存容量及空閑內(nèi)存信息統(tǒng)計；其中，SMP模塊是由多個CPU以及掛載在該SMP模塊上的內(nèi)存所組成的計算資源模塊，在SMP模塊內(nèi)部的處理器核對該SMP模塊上的內(nèi)存訪問具有相同的訪存性能；

采用共享內(nèi)存通信計數(shù)的方式獲知以消息傳遞接口MPI并行方式運行于當前計算結(jié)點上的并行進程數(shù)。

3.一種高性能計算機NUMA感知的線程和內(nèi)存資源優(yōu)化方法，其特征在于，包括：

探測并行程序所在計算結(jié)點的硬件資源及所述硬件資源的分布情況；

探測并行程序分布在當前計算結(jié)點上的并行進程數(shù)；

根據(jù)所述硬件資源的分布情況及所述并行進程數(shù)，為各并行進程分配處理器和內(nèi)存計算資源，建立各并行進程及并行進程的子線程與實際處理器核和物理內(nèi)存區(qū)域的映射關系；其中，由每個并行進程開啟的并行區(qū)內(nèi)的執(zhí)行線程在該進程所屬的處理器核上調(diào)度，各線程的內(nèi)存資源分配請求在線程所屬進程的內(nèi)存資源區(qū)域內(nèi)劃分；

向并行程序提供相應的并行編程接口，在并行程序調(diào)用相應的并行編程接口后，根據(jù)所述映射關系，獲取并行區(qū)內(nèi)各線程的綁定位置掩碼，將執(zhí)行線程綁定到相應的CPU核上。

4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，探測并行程序所在計算結(jié)點的硬件資源及所述硬件資源的分布情況，包括：

探測當前計算結(jié)點包含的對稱多處理器共享存儲結(jié)構(gòu)SMP模塊數(shù)量，每個SMP模塊的CPU數(shù)量，每塊CPU的處理器核數(shù)量，每塊CPU下掛載的內(nèi)存容量及空閑內(nèi)存信息統(tǒng)計；其中，SMP模塊是由多個CPU以及掛載在該SMP模塊上的內(nèi)存所組成的計算資源模塊，在SMP模塊內(nèi)部的處理器核對該SMP模塊上的內(nèi)存訪問具有相同的訪存性能；

探測并行程序分布在當前計算結(jié)點上的并行進程數(shù)，包括：

采用POSIX共享內(nèi)存寫入的方式統(tǒng)計當前計算結(jié)點上的并行進程數(shù)，對運行于當前計算結(jié)點上的各個并行進程按如下流程執(zhí)行統(tǒng)計操作：

初始化進程間信號量；

并行進程搶占信號量鎖資源，若未搶占到則執(zhí)行等待操作；

并行進程獲得信號量鎖資源，嘗試創(chuàng)建共享內(nèi)存；

并行進程歸還信號量鎖資源，讓當前計算結(jié)點上的其它并行進程繼續(xù)搶占信號量鎖資源；

執(zhí)行全局進程同步，確保當前計算結(jié)點內(nèi)的并行進程已更新完自己的信息；

將共享內(nèi)存中的信息拷貝回當前進程并排序，將排序后的進程號對應的序號作為該并行進程在計算結(jié)點內(nèi)的ID號；

回收共享內(nèi)存和信號量。