申请/专利权人：北京航空航天大学

申请日：2021-11-03

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN114048045B

主分类号：G06F9/54

分类号：G06F9/54

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.21#授权;2022.03.04#实质审查的生效;2022.02.15#公开

摘要：本发明公开了一种面向并行应用核间通信竞争的通信性能预测方法，包括以下步骤：一、构建多核架构下考虑核间通信竞争的点对点通信性能模型；二、获取并行应用通信时序信息与进程分布情况；三、按照通信性能模型测量应用运行环境中的通信性能指标；四、结合应用通信时序预测并行应用通信开销。本方法实现对多核架构高性能计算环境下对并行应用通信性能的预测，有益于较快速准确地描述存在核间通信竞争情况下的单次通信开销，从而较为准确地预测并行应用运行时通信开销，为并行应用通信优化方案提供优化效果评价，从而指导优化并行应用通信。

主权项：1.一种面向并行应用核间通信竞争的通信性能预测方法，其特征在于，包括以下步骤：a构建多核架构下存在核间通信竞争背景的点对点通信性能模型；将点对点通信发生时，通信源节点内同时存在其他点对点通信的情况，描述为存在核间通信竞争的通信模型；参考LogGPS模型，将一次点对点通信过程拆解为参数描述的多个部分，其中包括CPU处理通信发送或接收请求的最小时间开销o，CPU处理消息的每字节开销Os或Or，CPU连续两次发送或接收的时间间隔g，链路通信延迟L，发送消息长度k，单位长度消息通信需要花费基础时间为G，核间通信竞争导致的网卡处理通信请求额外开销h，核间通信竞争导致的单位长度消息额外开销C，存在核间通信竞争情况下，一次点对点通信总时间开销为2o+2h+L+kOs+Or+G+C，其中h和C随核间通信竞争数量增加而变化；b获取并行应用通信时序与进程分布情况；从并行应用出发，获取并行应用进程数量，使用现有的并行应用分析方法获取每个进程的所有通信操作，并将各个进程上通信操作按时序整理为并行应用完整的通信时序；根据运行环境默认布局，或用户指定的任务布局获取进程分布情况，即根据布局获得进程与节点映射关系，由此获得并行应用所涉及节点信息；c测量并行应用通信环境的网络性能参数；为了使用步骤a构建的模型刻画并行应用通信开销，基于步骤b中获取的并行应用所涉及节点信息，分别测量所涉及节点不同计算核间无竞争点对点往返通信参数与存在核间通信竞争时的点对点往返通信参数；对于每个计算核间通信，设计2+m次测量过程，记录测量时间为t1、t2、t31～t3m，其中，m为通信源计算核所在节点的核心数量；结合测得时间的开销表达式，构建能求得步骤a中描述的各项参数值的方程组，并求出各项参数值，从而刻画不同核间通信竞争下的点对点通信过程；d根据通信时序计算并行应用整体通信开销；所述步骤c的具体过程包括：c-1对并行应用所涉及节点的所有计算核心，分别进行与除自己以外的所有核心的点对点往返通信测量，对于一次计算核间通信测量，令先发送消息再接收消息的计算核为源计算核，源计算核所在节点为源节点，令先接收消息再发送消息的计算核为目的计算核，目的计算核所在节点为目的节点；c-2对于核间点对点往返通信，通过指定消息发送过程，测量时间t1、t2、t31～t3m，其中，令t1中源计算核调用发送命令到调用接收命令的时间间隔w远大于一次消息往返开销，对于t3存在核间通信竞争的测量，令i为从1到源节点核心数最大值m，并进行在不同消息大小k下测量a组t1、t2、t3；c-3根据a所述性能模型，求得测量过程t1、t2、t31～t3m的时间开销表达式如下： 根据该方程组可求得模型参数表达式为： 其中，函数LS为最小二乘法拟合斜率公式： 为对a个z值取平均： 根据模型参数表达式，依次求出网络模型参数o、Os、Or、L、G、h、C，其中，参数o、Os、Or只与源计算核和目标计算核相关，L、G与网络整体环境相关，h、C与某次核间通信时相同节点内同时进行的通信数量相关；c-4对节点内相应核心参数进行均值计算，获得节点间点对点通信参数与节点内点对点通信的网络模型参数。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 北京航空航天大学 一种面向并行应用核间通信竞争的通信性能预测方法

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