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Computación de alto rendimiento sobre un entorno de virtualización basado en contenedores

机译:基于容器的虚拟化环境中的高性能计算

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摘要

El rendimiento de un sistema es un aspecto crítico en la clusterización y especialmente en el ámbito de HPC (High Performance Computing – Computación de Alto Rendimiento). Por otra parte, la virtualización es una tecnología que cada día está ganando presencia en importantes escenarios tradicionalmente ligados a HPC. Entre estos escenarios se encuentran la alta disponibilidad de recursos proporcionados por servidores, o la oferta de infraestructuras, plataformas y software como servicios en la nube.En este estudio se ha comprobado por medio del benchmark de referencia HPL (High Performance Linpack) las diferencias de rendimiento que hay al utilizar una misma infraestructura física para un clúster que se utilice de forma nativa, o como infraestructura física para conformar un clúster virtual equivalente en recursos totales.Aunque la virtualización supone una sobrecarga en el sistema que perjudica el rendimiento obtenido, bien es cierto que dicha sobrecarga se puede reducir eligiendo el tipo de virtualización, en particular el uso contenedores. Esta penalización en el rendimiento es un aspecto a reducir así como el objetivo principal de este estudio.Asimismo se ha comprobado que la configuración de ciertos aspectos del clúster no es trivial. Tanto o más relevante que el tipo de virtualización pueden ser otros parámetros, como son los relativos a la comunicación de los procesos dentro del clúster, la configuración de la topología de procesos o el método de difusión de resultados parciales entre dichos procesos.En cuanto al uso de la virtualización, como resultado a destacar, se ha encontrado una excepción a la penalización previsible debido a la virtualización. Cuando se utiliza un clúster virtual que imita lo máximo posible a la infraestructura física se llegan a obtener rendimientos en torno al 110-120% a los obtenidos con el entorno nativo. Esta ventaja no se da siempre, solo se ha detectado cuando el problema a resolver no llegue a utilizar el 50% de la memoria total del clúster. Aunque sea en unos casos determinados, esto supone una ventaja significativa.
机译:系统性能是群集中的关键方面,尤其是在HPC(高性能计算-高性能计算)领域。另一方面,虚拟化是一项在传统上与HPC关联的重要方案中每天都占有一席之地的技术。这些方案包括服务器提供的资源的高可用性,或在云中提供基础设施,平台和软件即服务的功能,在本研究中,已通过基准基准HPL(高性能Linpack)验证了这些差异。在为本地使用的群集使用相同的物理基础结构或作为物理基础结构以形成总资源相当的虚拟群集时,存在的性能虽然虚拟化涉及会影响获得的性能的系统开销,确实,可以通过选择虚拟化类型(特别是容器的使用)来减少上述开销。这种性能损失是要减少的一个方面,也是本研究的主要重点,并且已经发现,配置群集的某些方面并非易事。其他参数可以与虚拟化的类型相关,或者与虚拟化的类型相关,例如与集群内的进程通信,进程拓扑的配置或在所述进程之间分发部分结果的方法相关的那些。使用虚拟化的显着结果是,我们发现可预见的由于虚拟化带来的损失是一个例外。当使用尽可能模拟物理基础架构的虚拟集群时,使用本地环境获得的收益约为110-120%。这种优势并不总是会出现,只有在要解决的问题未使用群集总内存的50%时才被发现。即使在某些情况下,这也是一个重大优势。

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