MIOS:面向大规模CCNUMA系统的多实例操作系统

MIOS是一个面向大规模CCNUMA系统设计的新型高可扩展操作系统.MIOS创新地采用了多实例内核结构,每个内核实例执行相同代码,分别独立运行和管理一个处理器,多核间通过分布存储管理构成高可扩展的一致性系统映像空间,支持弱共享进程、线程并行模型.MIOS针对大规模CCNUMA系统特点和高性能并行科学计算应用的需求,采用了显式共享数据分布、层次式任务调度、自适应任务间通信以及寄存器锁等优化.在大规模CCNUMA体系结构的银河深度并行计算机上的测试表明,MIOS对MPI应用具有同传统操作系统类似的性能,并可以有效支持2048处理器规模的OMP应用高效运行,具有良好的系统可扩展性.

提升稀疏目录缓存一致性系统性能的方法

稀疏目录技术在缓存一致性非一致存储访问(cache coherent non-uniform memory access,ccNUMA)系统中有广泛应用.但是,稀疏目录技术的一个主要缺陷在于目录项替换在目录热点存在的情况下会严重降低系统的性能.针对此问题,研究如何提升稀疏目录性能.首先,从定性和定量的角度对主流的稀疏目录替换算法进行了分析,并且发现最为原始的最久未使用(least-recent-used,LRU)算法的性能实际上要优于一些近期提出的目录替换算法,如最少共享者(least-sharer-count,LSC)算法.其次,将victim cache的思想应用到稀疏目录上,提出了victim目录(victim directory),该技术在主稀疏目录模块上加入了一个小的全相联二级目录存储.最后,提出了选择性victim目录(selective victim directory)技术,使得victim目录选择性地仅存储有用的目录项,从而进一步减少了目录替换的数量.选择性victim目录通过向所有节点的cache发出探查消息(probe messages),从而选择性地存储较为有用的目录项.实验证明,选择性victim目录取得了比简单victim目录更好的性能;而且在仅增加了1KB左右的硬件开销的代价下,选择性victim目录节省了35.7%的程序运行时间.

高性能计算机的系统分区技术研究

随着SMP和ccNUMA等高性能计算机系统的规模越来越大,为了满足用户应用动态负载平衡的需求,并同时提高系统利用率和高可用性,越来越多的高性能计算机系统采用了分区技术。本文在分析对比了各种分区技术的基础上,深入介绍了系统分区的关键技术:支持分区技术的硬件设计技术、Firmware监控层技术和操作系统技术等关键技术,并展望了其面临的问题和技术发展趋势。