{"id":4486,"date":"2021-11-13T14:50:15","date_gmt":"2021-11-13T13:50:15","guid":{"rendered":"https:\/\/eurocc.nscc.sk\/?p=4486"},"modified":"2021-11-15T19:45:52","modified_gmt":"2021-11-15T18:45:52","slug":"operacne-systemy-v-multiprocesorovych-klastroch","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/eurocc.nscc.sk\/en\/operacne-systemy-v-multiprocesorovych-klastroch\/","title":{"rendered":"Operation systems in multiprocessor clusters"},"content":{"rendered":"
\n
\n
\n
\n
Opera\u010dn\u00e9 syst\u00e9my v multiprocesorov\u00fdch klastroch<\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/h5>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n

10. novembra 2021 sa uskuto\u010dnila u\u017e \u0161tvrt\u00e1 predn\u00e1\u0161ka s\u00e9rie Superpo\u010d\u00edtanie vo vede. Tentokr\u00e1t sme priv\u00edtali Dr. Du\u0161ana Bern\u00e1ta z Fakulty matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komensk\u00e9ho so zauj\u00edmavou predn\u00e1\u0161kou na t\u00e9mu Opera\u010dn\u00e9 syst\u00e9my v multiprocesorov\u00fdch klastroch.<\/strong><\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

\n
\"\"<\/a><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

\u00da\u010dastn\u00edci z\u00edskali preh\u013ead o z\u00e1kladn\u00fdch pojmoch a defin\u00edci\u00e1ch, ako opera\u010dn\u00fd syst\u00e9m umo\u017e\u0148uje a zabezpe\u010duje pr\u00edstup aplik\u00e1ci\u00ed a procesov k prostriedkom a ako tieto prostriedky spravuje. Dozvedeli sme sa viac o stavoch a zmen\u00e1ch stavu jednotliv\u00fdch procesov. Zauj\u00edmav\u00e9 boli aj inform\u00e1cie o tom, ako vyzer\u00e1 politika a r\u00e9\u017eia pl\u00e1nova\u010da (scheduler), ktor\u00fd pr\u00edstup na CPU procesom pride\u013euje.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Obr. 1: Diagram stavu procesov<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Z h\u013eadiska vysokov\u00fdkonn\u00fdch v\u00fdpo\u010dtov\u00fdch prostriedkov n\u00e1s zauj\u00edma, ako funguje OS v prostred\u00ed s mnoh\u00fdmi procesormi. Zvy\u0161ovanie po\u010dtu procesorov je prirodzenou odpove\u010fou na r\u00fdchly n\u00e1rast po\u017eiadaviek aplik\u00e1ci\u00ed a s\u00fa\u010dasne limitov zvy\u0161ovania v\u00fdkonu jedin\u00e9ho CPU. Opera\u010dn\u00fd syst\u00e9m teda m\u00f4\u017ee \u00falohy rozde\u013eova\u0165 medzi viacer\u00e9 fyzick\u00e9 procesory (alebo jadr\u00e1), pri\u010dom tieto procesy s\u00fa nez\u00e1visl\u00e9 a m\u00f4\u017eu be\u017ea\u0165 s\u00fabe\u017ene. Program\u00e1tori m\u00f4\u017eu vyu\u017ei\u0165 v\u00fdhody viacer\u00fdch procesorov a svoje \u00falohy rozdeli\u0165 na viacero s\u00fabe\u017en\u00fdch pod\u00faloh. Tieto u\u017e ale nie s\u00fa nez\u00e1visl\u00e9 a v\u00e4\u010d\u0161inou je potrebn\u00e9, aby medzi sebou navz\u00e1jom komunikovali. Jedna \u00faloha \u2013 proces m\u00f4\u017ee ma\u0165 teda viacero samostatn\u00fdch tokov riadenia, ktor\u00e9 naz\u00fdvame vl\u00e1kna (threads) a ktor\u00e9 zdie\u013eaj\u00fa v\u00e4\u010d\u0161inu prostriedkov tohto procesu, vr\u00e1tane pam\u00e4te. Z poh\u013eadu architekt\u00fary to m\u00f4\u017ee vyzera\u0165 ako na obr\u00e1zku ilustruj\u00facom sch\u00e9mu symetrick\u00e9ho multiprocesorov\u00e9ho syst\u00e9mu<\/strong> (Obr. 2), kde je jedna pam\u00e4\u0165 zdie\u013ean\u00e1 viacer\u00fdmi rovnocenn\u00fdmi procesormi (architekt\u00fara UMA<\/strong> – Uniform Memory Access). Tu je potrebn\u00e9 o\u0161etri\u0165 synchroniz\u00e1ciu pr\u00edstupu k tejto spolo\u010dnej pam\u00e4ti, \u010do je mo\u017en\u00e9 urobi\u0165 viacer\u00fdmi sp\u00f4sobmi. Pr\u00edstup SMP \u2013 symetrick\u00e9ho multiprocesingu m\u00e1 v\u0161ak nev\u00fdhody ako zl\u00e1 \u0161k\u00e1lovate\u013enos\u0165, \u010dakanie pri synchroniz\u00e1cii, tzv. cache trashing.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Obr. 2: Symetrick\u00fd multiprocesorov\u00fd syst\u00e9m<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Ak fyzick\u00fa pam\u00e4\u0165 rozdel\u00edme na viacer\u00e9 moduly, dosiahneme men\u0161ie za\u0165a\u017eenie zbernice, preto\u017ee procesory bud\u00fa najviac vyu\u017e\u00edva\u0165 vlastn\u00fa lok\u00e1lnu pam\u00e4\u0165. Tento pr\u00edstup pozn\u00e1me ako NUMA<\/strong> \u2013 Non-Uniform Memory Access. Tu je najv\u00fdhodnej\u0161ie, ak OS alokuje \u00falohe pam\u00e4\u0165 pre d\u00e1ta \u010do najbli\u017e\u0161ie k procesoru, na ktorom \u00faloha be\u017e\u00ed. Na obr\u00e1zku vid\u00edme pr\u00edklad prepojenia 4 procesorov:<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Obr. 3: Uk\u00e1\u017eka 4 procesorov\u00e9ho point-to-point prepojenia, konfigur\u00e1cie typickej pre NUMA<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Predn\u00e1\u0161ka pokryla aj t\u00e9mu spr\u00e1vy pam\u00e4te, virtu\u00e1lnu pam\u00e4\u0165 a jej alok\u00e1ciu – vr\u00e1tane konceptu overcommit<\/em> a t\u00e9mu s\u00faborov\u00e9ho syst\u00e9mu a jeho hierarchie.<\/p>\n\n\n\n

Opera\u010dn\u00e9 syst\u00e9my a ich fungovanie v HPC prostred\u00ed by si ur\u010dite zasl\u00fa\u017eili aj viac priestoru, ako n\u00e1\u0161 form\u00e1t m\u00f4\u017ee poskytn\u00fa\u0165. Ak v\u00e1s t\u00e9ma zaujala, na Fakulte matematiky, fyziky a informatiky UK na t\u00fato t\u00e9mu predn\u00e1\u0161a pr\u00e1ve Dr. Du\u0161an Bern\u00e1t \u2013 a ak ste na\u0161u predn\u00e1\u0161ku nestihli, m\u00f4\u017eete si ju pozrie\u0165 na Facebook<\/a><\/strong> or YouTube<\/a><\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

Schedule and Registration<\/p>\n\n\n\n