Stochastic modeling of a high-performance cluster with hysteretic control of service rate

Abstract

1 Институт прикладных математических исследований Карельского научного центра РАН, Петрозаводск 2 Петрозаводский государственный университет Предлагается стохастическая модель многосерверной системы массового об-служивания с одновременным занятием и одновременным освобождением за-явкой случайного числа серверов и пороговым (гистерезисным) управлением скоростью обслуживающих устройств. Для предложенной модели определены характеристики качества обслуживания и производительности системы. Пред-ставлены результаты численного эксперимента, иллюстрирующего зависимость характеристик модели от порога переключения. Предложенная модель позво-ляет оценить возможности экономии энергии на вычислительном кластере при контроле качества обслуживания без вмешательства в работу реальной систе-мы.К л ю ч е в ы е c л о в а: стохастическое моделирование; гистерезисное управле-ние; вычислительный кластер; энергоэффективность. A. S. Rumyantsev, K. A. Kalinina, T. E. Morozova. STOCHASTIC MODELING OF A HIGH-PERFORMANCE CLUSTER WITH HYSTERETIC CONTROL OF SERVICE RATEA stochastic model of a multiserver queueing system with simultaneous service of a customer by a random number of servers and threshold-based (hysteretic) control of the service rate is presented. The performance and quality-of-service measures of the model are defined. Numerical results of experiments studying the dependence of performance/energy measures on the service rate switching threshold are presented. The model allows studying the energy efficiency of a high-performance cluster under quality-of-service and performance constraints. K e y w o r d s: stochastic modeling; hysteretic control; high-performance computing cluster; energy efficiency. ВведениеВысокопроизводительные вычислительные кластеры широко применяются для ускоре-ния расчетов в науке и промышленности. Вы-сокое энергопотребление кластеров и нерав-номерность нагрузки дают потенциал для применения методов экономии энергии. Об-щие для всех многосерверных систем ме-ханизмы управления энергопотреблением до-ступны для непосредственного применения на уровне системного и пользовательского про-76