Tõrketaluv Hajusarvutuste Raamistik Teadusarvutuse Algoritmidele

Date

2014

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Publisher

Abstract

Arvuti riistvara füüsilised piirangud on lõpetanud protsessorite tuumade arvutusvõimsuse suurenemist, kuid arvutiarhitektuuride suurenev parallelsus säilitab Moore'i seaduse kehtivust. Samal ajal tõuseb arvutusvõimsuse nõudlus pidevalt, sundides inimesi kohandada algoritme paralleelsete arhitektuuride kasutamiseks. Üks paljudest paralleelsete arhitektuuride probleemidest on tõrkete tekkimise tõenäosuse suurenemine parallelsete komponentide arvu suurenemisega. Piinlikult paralleelsete ja andmemahukate algoritmidega seoses on MapReduce läbinud pika tee, et tagada kasutajatele suure hulga hajutatud arvutiressursside lihtsustatud kasutamine ilma töö kaotamise hirmuta. Sama ei sa öelda kommunikatsiooni intensiivsete algoritmide jaoks mis on levinud teadusarvutuse domeenis. Selles töös on pakutud uus BSP ({\it Bulk Synchronous Parallel}) inspireeritud parallelprogrammeerimise mudel, mille lähenemisviis on sarnane {\it continuation passing} programmeerimis stiiliga ja mis võimaldab rakendada BSP struktuuril baseeruvat loomulikku tõrkekindlust. Töös on kirjeldatud loodud hajusarvutuste raamistik NEWT, mis põhineb pakutud mudelil ja on kasutatud selle lähenemisviisi valideerimiseks. Raamistik säilitab enamik MapReduce eelisi ning efektiivsemalt toetab suuremat algoritmide hulka, nagu näiteks eelmainitud iteratiivsed algoritmid.
The physical limitations of computing hardware have put a stop on the increase of a single processor core's computing power. However, Moore's law is still maintained through the ever increasing parallelism of the computing architectures. At the same time the demand for computational power has been unrelentingly growing, forcing people to adapt the algorithms they use to these parallel architectures. One of the many downsides to parallel architectures is that with the rise in the number of components, the chance of failure of one of these components increases. When it comes to embarrassingly parallel data-intensive algorithms, Map-Reduce has gone a long way in ensuring users can easily utilize large amounts of distributed computing resources without the fear of losing work. However, this does not apply to iterative communication-intensive algorithms common in the scientific computing domain. In this work a new BSP-inspired (Bulk Synchronous Parallel) programming model is proposed, which adopts an approach similar to continuation passing for implementing parallel algorithms and facilitates fault-tolerance inherent in the BSP program structure. The distributed computing framework NEWT, which is based on the proposed model, is described and used to validate the approach. The framework retains most of the advantages that Map-Reduce provides, yet efficiently supports a larger assortment of algorithms, such as the aforementioned iterative ones.

Description

Keywords

Citation