HPC rechnet sich ::: Wissens- & Technologietransfer

MyThOS
Operating System for Massively Threaded applications

Überblick
Beschreibung
Das Projekt MyThOS zielt auf die Reduzierung des durch das Betriebssystem implizierten Overheads innerhalb HPC-Szenarien ab, um das Parallelisierungsmaß und somit die Performanz von HPC-Anwendungen zu erhöhen. Kommunikationsoverhead ist dabei nur ein restriktiver Faktor – Thread-Instanziierung und -Management, Speicherverwaltung, Locking von Betriebssystemressourcen etc. sind durch das Betriebssystem bestimmte Faktoren, die typischerweise übersehen werden, weil sie erst mit der Einführung von Mehrkernprozessoren wirklich zum Tragen kommen.

In dem MyThOS Projekt adressieren die Kollaborationspartner genau dies: auf der Basis tatsächlicher HPC Anwendungsszenarien wird ein Betriebssystem geschaffen, welches diese Faktoren, die einer weiteren Performanzsteigerung im Weg stehen, auf ein Minimum reduziert. So sind traditionelle Systeme z.B. für den „generellen Fall“ ausgelegt und bieten mit User-Management, Sicherheit und vielzähligen Ein/Ausgabe-Mechanismen einen für die meisten HPC-Anwendungen irrelevanten Funktionsumfang, welcher die Laufzeitkomplexität einzelner Aufgaben unnötig erhöht. In MyThOS wird dagegen für jede Aktivität nur der minimal-notwendige Funktionsumfang bereitgestellt und verwaltet. Darüber hinaus sind traditionelle Betriebssysteme bestrebt eine höhere Nutzer-Interaktivität und gleichmäßige Ressourcenverteilung zwischen mehreren Anwendungen zu etablieren. Damit werden jedoch die Anforderungen hoch-paralleler Anwendungen, welche nicht auf Ressourcen-Sharing ausgelegt sind, nur begrenzt abgedeckt.

MyThOS mündet in einem von Grund auf neu designten verteilten Betriebssystem-(Micro)Kernel, in dem grundlegende Funktionalitäten wie Thread-Verwaltung, dynamisches Speichermanagement oder Kommunikationsroutinen aus ihrem monolithischen Gefüge entkoppelt sind und selbst parallelisiert und verteilt werden können. Durch den modularen Aufbau des MyThOS Kernels werden Konfigurationsentscheidungen möglich, die konkret auf das Anwendungsszenario und die Infrastruktur abgestimmt sind. Ein spezieller Fokus besteht dabei in dem reduzierten Overhead für Thread-Erzeugung und -Verwaltung, welcher durch den leichtgewichtigen Kernel ein weitaus höheres Parallelisierungsmaß gegenüber gängigen Systemen verspricht.

Die zur Evaluation verwendeten Anwendungsszenarien stammen aus den Bereichen Molekularsimulation, CFD und Multimedia und werden von den einzelnen Projektpartnern bereitgestellt.
Kontakt / Ansprechpartner

Prof. Dr.-Ing. Stefan Wesner (stefan.wesner@uni-ulm.de)

Organisatorischer Kontakt

Albert-Einstein-Allee 11
89081 Ulm
Germany