Avaliação de desempenho da comunicação com PVM em ambiente Linux

Abstract

Resumo: Este trabalho avalia o desempenho do sistema de comunicação disponibilizado pelo "Parallel Virtual Machine" (PVM) sobre o Linux. Esta avaliação tem a finalidade de demonstrar a viabilidade de se implementar processamento paralelo distribuído através do PVM em ambientes de baixo custo. O processamento paralelo distribuído proporciona uma melhor utilização dos recursos computacionais desses ambientes, e por conseqüência um aumento do poder computacional. Assim, tarefas que exijam maior poder de computação, que demandam muito tempo de processamento ou são impossibilitadas de serem executadas por uma única máquina, poderiam ser executadas nos horários em que não houvessem usuários utilizando os computadores. A avaliação do sistema de comunicação do PVM consiste na medição e discussão das vazões obtidas no sistema de memória, na comunicação via soquetes utilizando os protocolos de transporte TCP e UDP, e na comunicação via PVM nos ambientes estudados. Uma descrição do mecanismo de comunicação inter-processos para aplicações distribuídas e da tecnologia Ethernet é apresentada. Uma revisão sobre a classificação das arquiteturas de computadores, com ênfase na conceituação de máquinas paralelas, é mostrada. Algumas propriedades básicas de programação paralela são descritas. Descreve-se também os componentes do PVM e a maneira como ocorre a comunicação entre as tarefas de uma aplicação PVM. As medições efetuadas da vazão nos sistemas de memória, na comunicação via soquetes, e na comunicação via PVM são mostradas e comparadas. De acordo com os dados obtidos' sobre a comunicação com PVM, o seu uso é viável em ambientes de baixo custo. Medições indicam que a comunicação com PVM é 28% menos eficiente do que a comunicação TCP e/ou UDP para as mensagens de 1 Kbyte, e 16% menos eficiente para as mensagens de 32 Kbytes (UDP). Outro resultado deste estudo é um conjunto de recomendações ao programador sobre como conseguir o máximo de desempenho na comunicação via PVM.

Abstract: This work presents a performance evaluation of the communication system supported by "Parallel Virtual Machine" (PVM) over Linux. This study purports evaluation to demonstrate the viability of distributed parallel processing implementation through PVM in low cost computing environments. Distributed parallel processing may provide a better use of the computational features in these environments and, as a consequence, an increase of computational power. Thus, tasks that demand great computational power, long processing time or that are impossible to be executed in only one machine, could be scheduled to be executed when the computers are not being used. The evaluation of PVM communication system consists of measurement of throughput in the memory system, communication via sockets using the TCP and UDP transport protocols, and in the communication via PVM in the studied environments. A description of the inter-processes communication mechanism for distributed applications and Ethernet technology is presented. A revision of computer architecture classification, with emphasis in the conceptualization of parallel machines, is presented. Some basic properties of parallel programming are discussed. PVM components and the way communication is implemented in PVM are also described. Measurements made on throughput in the memory systems, in the sockets communication, and in the PVM communication are shown and compared in detail. The data from the experiments show that communication via PVM is aproximately 28% less efficient than using TCP or UDP sockets with 1 Kbyte messages. For 32 Kbytes messages the performance loss with PVM is close to 16%. The results also indicate what set of parameters is most influential in achieving the best possible performance. A set of recommendations is presented so that a programmer might tune his/her application code to be able to achieve high performance in communication via PVM.