基于聚类分析的进程拓扑映射优化

高性能计算机系统规模的持续增大使通信墙问题越来越突出.逻辑进程与物理拓扑的映射优化方法能够提高应用的通信效率,已经成为高性能计算的研究热点之一.传统的进程映射优化模型由于映射粒度过细,导致映射效率低,且易破坏通信密集的进程簇的整体性.为此,文中提出了一种聚合的二次分配问题(Aggregated Quadratic Assignment Problem,AQAP)模型,并以AQAP模型为指导,提出了一种新颖的基于聚类分析的进程映射优化方法.该方法首先使用谱聚类算法对进程通信模式进行聚类分析,然后采用自适应聚合进程映射策略实现进程簇到物理拓扑的映射,最后使用聚合Pair-Exchange算法对进程簇映射进行进一步优化.文中提出的优化方法首次将谱聚类分析应用于进程映射问题,可以有效减少远距离通信,增强通信的局部性.NPB基准程序及两道实际应用的实验结果表明,文中提出的进程映射优化方法可以使程序获得明显的性能提升,优于现有的基于Pair-Exchange以及基于图划分的进程映射方法.