Reducción del consumo energético en sistemas heterogéneos mediante balanceo de carga

Abstract

[ES] El problema de balancear la carga computacional de una aplicación paralela que se ejecuta sobre un conjunto de máquinas es interesante, y existen una gran cantidad de aproximaciones al mismo. Tradicionalmente el objetivo principal de las soluciones de ba- lanceo de carga ha sido el de optimizar las ejecuciones reduciendo el tiempo empleado. Dado el actual interés por la eficiencia energética, en este proyecto se parte de la pre- gunta de si es posible elaborar una solución de balanceo de carga orientada a reducir el consumo energético de una aplicación. Para contestar a esta pregunta, se emplea la librería HitMap desarrollada por el grupo Trasgo, que incluye entre su funcionalidad un sistema de balanceo de carga. Asimismo, se investiga acerca de las herramientas disponibles para medir el consumo energético de una aplicación y se seleccionan las interfaces RAPL disponibles en procesadores Intel. Se lleva a cabo una fase de experimentación previa donde se documenta el comportamiento en cuanto a consumo energético de una aplicación usada frecuentemente por el grupo de investigación en la cual es interesante el uso de balanceo de carga. También se documentan los distintos perfiles de consumo en las máquinas utilizadas. Los resultados de esta experimentación previa indican que una solución de balanceo de carga tradicional puede reducir el consumo energético, pero el comportamiento de los propios procesadores, así como de herramientas utilizadas ampliamente como los sistemas Linux o la librería MPI introducen ineficiencias en cuanto a consumo. En vista de los resultados observados se concluye que la idea inicial de basar el balanceo de carga en el consumo energético de la aplicación en lugar de en su tiempo de ejecución probablemente no pueda llevarse a cabo. Sin embargo, a partir de esta experimentación previa se presenta como prueba de concepto un método para reducir el consumo energético modificando las frecuencias de los procesadores utilizado

[EN] The problem of balancing the computational load of a parallel application running on a set of computers is interesting, and there are a large number of approaches to it. Traditionally, the main objective of load balancing solutions has been to optimize exe- cutions by reducing the execution time. Given the current interest in energy efficiency, this project starts from the question of whether it is possible to develop a load balancing solution aimed at reducing the energy consumption of an application. To answer this question, we use the HitMap library developed by the Trasgo group, which includes a load balancing system among its functionality. Likewise, the tools avail- able to measure the energy consumption of an application are investigated and the RAPL interfaces available in Intel processors are selected. A preliminary experimentation phase is carried out where we document the behavior in terms of energy consumption of an application frequently used by the research group in which the use of load balancing is interesting. The different consumption profiles of the machines used are also reported. The results of this preliminary experimentation indicate that a traditional load bal- ancing solution can reduce energy consumption, but the behavior of the processors them- selves, as well as widely used tools such as Linux systems or the MPI library, introduce inefficiencies in terms of consumption. In view of the observed results, it is concluded that the initial idea of basing load balancing on the energy consumption of the application instead of its execution time probably cannot be carried out. However, based on this preliminary experimentation, a method to reduce energy consumption by modifying the frequencies of the processors used is presented as a proof of concept.