Computersimulationen werden heutzutage vermehrt dazu genutzt, wissenschaftliche Experimente in virtuellen Umgebungen auszuführen. Um die Ausführungsdauer zu re- duzieren, werden parallele Programme entwickelt, die auf Rechenclustern ausgeführt werden. Programme, die auf mehrere Computersysteme verteilt sind, nutzen meist den MPI-Standard (Message Passing Interface), um den Nachrichtenaustausch zwischen den Rechnern realisieren zu können. Aufgrund des komplexen Aufbaus der Rechencluster wird die verfügbare Hardware allerdings oftmals nicht ideal ausgenutzt. Es existiert damit Optimierungspotential, das genutzt werden kann, um die Laufzeit der Applikationen weiter zu verringern. Leistungsanalysen bilden hierbei die Basis, um Schwachstellen im System oder in den genutzten MPI-Implementationen aufzudecken und sie später zu optimieren. Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung des Analysewerkzeugs pervm (performance validator for MPI), das sich auf die Untersuchung der kollektiven Operationen von MPI konzentriert und dadurch Leistungsinkonsistenzen aufdecken soll. Dafür werden theoretische Grundlagen genauer erläutert, die dann dazu verwendet werden, das Zusammenspiel der benötigten Komponenten des Analysewerkzeugs zu erklären. Die Ausführung von pervm lässt sich in die Mess- und die Auswertungsphase unterteilen. Es können die Ausführungszeiten der eigentlichen MPI-Operation sowie verschiedener Algorithmen, die unterschiedlich effiziente Ausführungsmöglichkeiten einer kollektiven Operation beschreiben, ermittelt werden. Neben der Analyse dieser Messergebnisse bietet die Auswertungsphase des Werkzeugs zusätzlich die Möglichkeit, die theoretische Ausführungsdauer eines Algorithmus auf einem gegebenen System anhand dessen Leistungswerte zu simulieren. Die beschriebenen Ausführungsmöglichkeiten liefern zahlreiche Ansätze zur Identifikation von Leistungsengpässen. Es wird gezeigt, inwiefern bei der Verwendung der kollektiven MPI-Operation Rückschlüsse auf den genutzten Algorithmus gezogen werden können. Referenzalgorithmen mit kürzeren Ausführungszeiten im Vergleich zur MPI-Operation liefern Hinweise auf weitere Inkonsistenzen in der Implementation der genutzten MPI-Bibliothek.

@misc{HVKMZIVLR14,
	author	 = {Sebastian Rothe},
	title	 = {{Halbautomatische Überprüfung von kollektiven MPI-Operationen zur Identifikation von Leistungsinkonsistenzen}},
	advisors	 = {Julian Kunkel},
	year	 = {2014},
	month	 = {04},
	school	 = {Universität Hamburg},
	type	 = {Bachelor's Thesis},
	abstract	 = {Computersimulationen werden heutzutage vermehrt dazu genutzt, wissenschaftliche Experimente in virtuellen Umgebungen auszuführen. Um die Ausführungsdauer zu re- duzieren, werden parallele Programme entwickelt, die auf Rechenclustern ausgeführt werden. Programme, die auf mehrere Computersysteme verteilt sind, nutzen meist den MPI-Standard (Message Passing Interface), um den Nachrichtenaustausch zwischen den Rechnern realisieren zu können. Aufgrund des komplexen Aufbaus der Rechencluster wird die verfügbare Hardware allerdings oftmals nicht ideal ausgenutzt. Es existiert damit Optimierungspotential, das genutzt werden kann, um die Laufzeit der Applikationen weiter zu verringern. Leistungsanalysen bilden hierbei die Basis, um Schwachstellen im System oder in den genutzten MPI-Implementationen aufzudecken und sie später zu optimieren. Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung des Analysewerkzeugs pervm (performance validator for MPI), das sich auf die Untersuchung der kollektiven Operationen von MPI konzentriert und dadurch Leistungsinkonsistenzen aufdecken soll. Dafür werden theoretische Grundlagen genauer erläutert, die dann dazu verwendet werden, das Zusammenspiel der benötigten Komponenten des Analysewerkzeugs zu erklären. Die Ausführung von pervm lässt sich in die Mess- und die Auswertungsphase unterteilen. Es können die Ausführungszeiten der eigentlichen MPI-Operation sowie verschiedener Algorithmen, die unterschiedlich effiziente Ausführungsmöglichkeiten einer kollektiven Operation beschreiben, ermittelt werden. Neben der Analyse dieser Messergebnisse bietet die Auswertungsphase des Werkzeugs zusätzlich die Möglichkeit, die theoretische Ausführungsdauer eines Algorithmus auf einem gegebenen System anhand dessen Leistungswerte zu simulieren. Die beschriebenen Ausführungsmöglichkeiten liefern zahlreiche Ansätze zur Identifikation von Leistungsengpässen. Es wird gezeigt, inwiefern bei der Verwendung der kollektiven MPI-Operation Rückschlüsse auf den genutzten Algorithmus gezogen werden können. Referenzalgorithmen mit kürzeren Ausführungszeiten im Vergleich zur MPI-Operation liefern Hinweise auf weitere Inkonsistenzen in der Implementation der genutzten MPI-Bibliothek.},
}