Параллельные системы и параллельные вычисления 16.07.2019

Лабораторная работа

по дисциплине

«Параллельные системы и параллельные вычисления»

Средства измерения загруженности компьютеров кластерных вычислительных системах

Цель работы: Изучение средств измерения параметров загруженности компьютеров вычислительной системы (ВС) с целью достижения равномерной загрузки. В процессе выполнения лабораторной работы должны быть освоены методы измерения параметров загруженности компьютеров, работающих под управлением операционной системы (ОС) Windows и ОС Linux, а также исследованы характеристики вычислительной сложности применяемых для этой цели алгоритмов.

Содержание работы:

Задача управления параллельными процессами на ВС связана с минимизацией времени выполнения параллельной программы и максимизацией эффективности используемых ресурсов. В настоящее время она не имеет точного решения, а используемые алгоритмы управления базируются на обобщении экспериментальных данных, эвристиках, привлечении методов искусственного интеллекта[1,2] и др.

При этом центральной проблемой является умение достаточно точно измерять и прогнозировать параметры, по которым можно эффективно контролировать загрузку кластера.

Поэтому чрезвычайно важной задачей является выбор небольшого количества параметров, которые легко измеряются и поведение которых несложно прогнозировать. Перечислим основные параметры, по которым можно достаточно объективно судить о загруженности компьютера:

• количество процессов,

• объем свободной памяти,

• интенсивность обменов между дисковой и оперативной памятью,

• интенсивность обмена данными с другими компьютерами.

Второй и третий параметры взаимосвязаны, по ним можно судить (особенно по третьему параметру) о непроизводительном времени, которое процессор компьютера тратит на обмен между оперативной и дисковой памятью (среднее обращение к дисковой памяти в современных компьютерах при страничном обмене равно 1.5 мс – среднему времени полуоборота дискового носителя).

Интенсивность обмена между компьютерами позволяет судить о загруженности каналов сетевого обмена ВС и косвенно показывают насколько часто взаимодействуют процессы, размещённые на различных компьютерах.

Параметр – количество процессов на компьютере полезен, когда решается вопрос о простаивающих компьютерах ВС и возможности перемещения части процессов. Хотя он менее информативен с позиций регулирования загрузки по сравнению с другими перечисленными параметрами.

В ОС Windows, Linux и др. есть специальные программные средства для измерения указанных параметров.

Для получения текущей загруженности компьютера, работающего под управлением ОС Windows, разработан набор библиотек с системными функциями, позволяющими разными способами измерять необходимые параметры. Нет единого способа, который бы работал на всех Win32-платформах. Поэтому приходится комбинировать несколько методов в одной программе, чтобы она работала на всех версиях Windows. К этим методам относятся следующие:

• библиотека Process Status Helper (PSAPI);

• ToolHelp32 API;

• недокументированная функция ZwQuerySystemInformation;

• счетчики производительности;

• интерфейсы Windows Management Instrumentation;