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卡塞尔大学最新研究:集群中异步多任务运行时的基于生命线的负载平衡方案

论论资讯 | 2023-04-20

Parallel Computing

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Lifeline-based load balancing schemes for Asynchronous Many-Task runtimes in clusters

Reitz L.; Hardenbicker K.; Werner T.; Fohry C.

Published:2023-07-01
DOI:10.1016/j.parco.2023.103020

研究背景

现今社会中,随着科技的发展,人们对于计算机运行效率的要求越来越高。然而,对于异步任务(AMT)运行时的负载均衡问题一直是研究领域中的难点。这一问题的存在导致了计算机的性能无法得到充分发挥。因此,研究人员一直在探索更好的负载均衡方案。

研究内容

本文主要研究了多线程异步任务(AMT)运行时的负载均衡问题。研究人员使用了协作工作窃取、协调工作窃取和工作共享等方法来实现动态负载均衡。其中,协作工作窃取的变种——lifeline方案的性能表现较好。然而,之前的实现方式只适用于单线程进程。最近,研究人员提出了一种新的混合方案,将lifeline方案与多个工作线程之间的进程内工作共享相结合。但是,这种混合方案的复杂度较高。因此,本文研究人员对这种方案进行了对比实验,并提出了一种新的纯工作窃取方案,可以适用于多个工作线程。在四个基准测试中,研究人员观察到,对于动态独立任务(DIT)和嵌套分支合并(NFJ)两种任务模型,纯方案与混合方案的性能表现相当或者甚至更好,其中DIT的性能提升高达18%,NFJ的性能提升高达5%。此外,研究人员还探讨了一种修改后的纯方案,该方案更倾向于选择本地负载较重的线程,性能提升高达15%。最后,研究人员还探索了lifeline方案是否可以从协调工作窃取中获益。他们开发了一个协调多线程实现方案,并观察到,相比于协作方案,该方案的性能提升高达17%。

研究意义

本文的研究成果为多线程异步任务(AMT)运行时的负载均衡问题提供了新的解决方案,特别是针对多个工作线程的情况。此外,本文还提出了一种修改后的纯方案,可以更好地解决负载均衡问题。这些成果有望为提高计算机运行效率提供新思路和方法。

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