Controlling and Scheduling Parallel I/O in Multi-application Environments

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Submitted on 19 May 2006

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Controlling and Scheduling Parallel I/O in Multi-application Environments

Adrien Lebre, Yves Denneulin, Thanh Trung Van

To cite this version:

Adrien Lebre, Yves Denneulin, Thanh Trung Van. Controlling and Scheduling Parallel I/O in Multi-

application Environments. [Research Report] RR-5689, INRIA. 2005, pp.19. �inria-00070324�

ISRN INRIA/RR--5689--FR+ENG

a p p o r t

d e r e c h e r c h e

Thème NUM

INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE EN INFORMATIQUE ET EN AUTOMATIQUE

Controlling and Scheduling Parallel I/O in Multi-application Environments

Adrien Lebre — Yves Denneulin — Thanh Trung Van

N° 5689

Septembre 2005

Unité de recherche INRIA Rhône-Alpes

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A2 A2

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A1 A3 A3

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A1 A1 A1 A1 A1

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A3 A3 A3 A3 A3

A1 A3

A3 A3 A3 A3 A3 A3

A3

A3 A3

A3 A1 A1

A1

A1 A1

A3 A3

A3 A3

A3

A3

T vir = 15 T vir = 20

Tr = M, T vir =13,33

A3 Processing Waiting Step 2

A1 A1 A1 A1 A1

Step 3

A1 A2 A1 A2 A1 A2 A1

Step 1

Pre−processing (offset dependance) A2 A1 A1 A1

A1 A2

T vir = 20 T vir = 15

A2

Scheduling Scheduling

Processing Waiting

Pre−processing (offset dependance) Scheduling

Pre−processing (offset dependance) Processing Waiting

Tr = T vir = 10

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5

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10

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sBn-ƒzmBj,ƒƒql^

10

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20

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15

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5

^£«jlZorth

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€0j«jlZo^whl^F‡xm-†1hkjl^F„«£°¢Zo^m¡jlZ-^wql^>sBno^Fhkj€D[rth«K^r mo“^²g^>‡ngj,^F†¤£>xzj,Zo^q*h¤q,^FsBno^Fhkj,h¤€¡ƒzm…†¡€J‡xu]4^ j,xVƒz·l¹¡rzhk^Fql¯u^q>­«Y[Zo^

ql^>sBno^Fhkj,h|€¡5ƒzq,^ƒz“u“q,^“Bƒ›jl^>†»r m~jlZ-^„oq,^¶Ì„oqlxg‡^Fh,hkr mo“„oZ-ƒuhk^u­#D0^F‡Fƒzn-hl^1jlZ-r hžr h|jlZo^hk^>‡xm…†–j,r¥]^!jlZo^lƒz“u“q,^“Bƒ›jl^>†

ql^>sBno^Fhkj,h ¡€’ƒm-†/€ž4ƒzq,^žr mjlZo^¢[ƒzr¥jlr mo“5sBno^n-^£ijlZ-^fƒql^¡„oq,x„Kxuhl^F†ƒ4“q,^Fƒ›j,^q[sBn-ƒzmBjln-]­S·Èmj,Zor h|^²oƒz]„oŸ ^1¢³^

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10 ∗ 2 = 20

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10

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20

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25

^£

5

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20

^£

20

^£

10

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·ÈmjlZorth‡ƒuhk^¡jlZ-^kƒ““q,^“Bƒ›j,^F†5q,^FsBno^>h{j ¡€’rthhk^FŸ¥^>‡6j,^F†¤­

dir¥]r Ÿ ƒqlŸ f£g¢Z-r¥Ÿ ^1jlZo^1q,^FsBno^>h{j|€’rth[K^r mo“^²g^F‡ngjl^>†¤£oxzj,Zo^q*h[q,^FsBno^Fhkj,h[€¡ƒm-†/€D‡xu]^žj,x5ƒz·l¹¡«r«hl^q,¯^FqF­ €¦µj,^qj,Zo^

„oq,^¶Ì„oqlxg‡^Fh,hkr mo“1„oZ-ƒuhk^u£j,Zo^žhlr¥ßF^|xz¦ lƒz“u“q,^“Bƒ›jl^>†q,^FsBno^>h{j*h|€ž!ƒzm-†5€J!ƒzq,^

30

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20

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20 ∗2 = 40

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sBn-ƒzmBjln-] ¦Ôxuq|j,Zo^q,^FsBno^>h{j¡€D»rth

10 ∗ 2 = 20

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r¥¦hkn-g¶Pq,^FsBno^>h{j*hSxz¦«€¡1xm5Kxzj,Z»·l¸¹rth±‡ƒqlq,r ^F†4xngj³…^¦Ôxq,^Vhkn-g¶Pq,^FsBno^>h{j*hSxz¦«€!’£ujlZo^ž^²g^F‡ngjlr xm4jlr ]^Vx¦‚V¡r h³xz¦‰1n-mor¨j*h

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A1 A1 A1 A1 A2 A2 A2 A2 A2 A3

A1 A1 A1 A1

Pre−processing (offset dependance)

A3 A1 A2

A2

A2 A2 A2 A2 A3

A2 A2 A2 A2 A3

A2 A2 A2

q = 10, T = 20

A1

A1 A1 A2 A2

A2 A2 A2 A2 A3

A2 A2 A3 A3

A2 A2 A3 A3 A3

q = 40, T = 30 q = 20, T = 20

A2 A2 A2 A3 A3

A1 A1

A1 A2 A1 A2 A1 A2 A1 A3

A1 A1 A1 A1

A1

A1 A2 A2 A2 A3

q = 10, T = 15 q = 10, T = 5

A3

A3 A3 Processing Waiting

Step 1

A3

Processing Waiting Step 2

Step 2

Scheduling

Pre−processing (offset dependance)

Scheduling

Pre−processing (offset dependance)

Processing Waiting Scheduling

A1 A1 A1 A1 A2 A2 A2 A2 A2 A3

ø%r “n-ql^ 7 WwƒqlrtƒzmBj|a܁ø

A2 A1 A1

A1 A1

A2

I/O Node 1

I/O Node 1

Node 1 I/O

Node 1 I/O

I/O Node 2

I/O Node 2

I/O Node 2 A1

A2

T vir = 10 A1

T vir = 15 T vir = 5 T vir = 10

A1 A2

A1 A2

T vir = 10 T vir = 15 A2 A1

A2 A1 T vir = 5 T vir = 5

I/O Node 2

A2

A1 A1

Processing Waiting

Pre−processing (offset dependance)

Scheduling (WSJF) Scheduling (WSJF)

Scheduling (SOJF) Scheduling (SOJF)

ø r “noq,^‰NW³³xum-h{j,q,ƒr¥mBj[…^j{¢³^F^m~hlnog¶Ìql^>sun-^Fhkj,h

Y[Zo^ƒzKx›¯^5^²oƒ]4„-Ÿ¥^»hlZox›¢|h1j,Zo^–r ]„…xuqkj*ƒzm-‡^5xz¦|‡xum-h{j,q,ƒr¥mBjK^j{¢0^^FmÒhknoo¶Pq,^FsBno^>h{j*hr¥mÚj,Zo^–„…ƒzq*ƒzŸ Ÿ¥^FŸ §-Ÿ¥^hkfghkjl^F]hF­

€Þhkr ]„oŸ ^rt†g^Fƒ–r hVjlxhkfim-‡*Z-qlxumor¥ßF^!hlnog¶Ìql^>sun-^Fhkj,h|x¦wjlZ-^h,ƒz]^ƒ„o„oŸ r ‡Fƒ›jlr xmŽhkx–jlZ-ƒzjVjlZ-^f܃zq,^!‡Fƒzq,qlr ^F†/xungj1ƒzjVj,Zo^4h,ƒz]^

j,r¥]^­€Þ„…xBhlhlr oŸ¥^hlxŸ ngjlr xmŽr h¡j,xƒ„o„oŸ fփ‡x]]xmÙhk^FŸ¥^>‡6jlr xmهq,r¨j,^q,r¥xumܦÔxuq1ƒŸ¥ŸShlnog¶Ìql^>sBno^Fhkj,hž…^FŸ¥xumo“r mo“jlxjlZ-^h,ƒz]^

ƒ„o„oŸ r ‡Fƒ›jlr xm­Vøoxuq|^²oƒz]„oŸ ^£K¢0^!‡ƒmփz„o„-Ÿ¥f/h{j,q,ƒzjl^F“f Ad Cuø×r mփ5r m-†g^„K^m…†g^mBjž¢[ƒ°fjlx»^>ƒ‡*Z~·l¸¹ÝsBno^Fno^¢Zor Ÿ¥^!j,ƒÓBr mo“

r mBjlx/ƒ‡‡xnomBjžjlZo^jlxj,ƒzŸShlr¥ßF^x¦wjlZ-^q,^FsBno^>h{jž¦Ôxq¡jlZo^hl^Ÿ ^F‡6j,r¥xumŽ‡qlr¥jl^Fqlr xmÒ©ªr¥m-hkjl^>ƒ†Öxz¦wj,Zo^5hkr ß^xz¦³hlnog¶Ìql^>sBno^Fhkj,h*®6­Y[Zorth

]^j,Zoxg†»rth³hlr ]4r Ÿtƒzqwj,xj,Zo^¡ƒ„o„oq,xuƒu‡*Z ,diZoxuqkj,^Fhkj[¹žngj*h{j*ƒzm-†gr mo“·l¸¹ V^F]5ƒzm-†,Cuxø%r q*h{jxuq0d-¹ CBø0£P

7

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I/O Node (e.g. NFS server)

Network

....

aIOLi client Process 1

aIOLi client Process n Node SMP ....

aIOLi client Process 1

aIOLi client Process n Node SMP

aIOLi "master"

I/O Node (e.g. NFS server)

aIOLi client ....

Process 1

aIOLi client Process n Node SMP

aIOLi client ....

Process 1

aIOLi client Process n Node SMP Network

aIOLi "master"

(b) : Deployement on larger cluster An hierarchycal approach could also be applied

Dedicated Node

(a) : Suggested deployement on small cluster

ø%r “n-ql^Š W³³xum-‡^Fr¥¯›ƒoŸ¥^1hlfihkjl^F] ƒq,‡*Zor¥jl^>‡6j,noql^>h

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