6、提升多核集群上 MPI 应用程序性能

提升多核集群上 MPI 应用程序性能

在多核集群环境下，提升 MPI 应用程序性能是一个重要的研究方向。本文将介绍一种通过优化进程排序和映射来提高 MPI 应用性能的方法，包括硬件信息收集、通信模式分析和使用 TreeMatch 算法进行图嵌入等关键步骤，并通过多个实验验证其有效性。

1. 核心思路与整体方法

为了将输入图映射到描述底层架构的图上，解决图嵌入问题，以最小化通信成本为优化目标。具体方法分为三步：
1. 收集硬件拓扑信息。
2. 获取应用程序的通信模式。
3. 使用定制算法解决图嵌入问题。

2. 硬件信息收集

收集硬件信息存在可移植性问题，因为需要适应各种不同的架构。目前没有标准工具来完成此任务，因此使用 Hwloc 库（版本 1.1.1）来获取硬件信息。该库提供了通用且可移植的接口，能帮助我们了解 NUMA 节点结构，如缓存层次、处理器数量、处理单元在插槽中的位置等。
- 具体操作步骤 ：
1. 在每个多核节点上，一个进程提取硬件信息。
2. 全局根进程收集所有这些数据。
3. 由于 Hwloc 目前无法提供网络拓扑信息，将网络视为扁平结构，如同 MPI 模型。
4. 使用树结构来表示硬件信息，叶子节点代表处理单元。对于多核节点集群，在结构顶层添加一个新级别，包含代表各个 NUMA 节点的子树。

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