ALMOS : un système d'exploitation pour manycores en mémoire partagée cohérente
Résumé
Cet article propose de vérifier expérimentalement que les systèmes d'exploitation monolithiques à mé- moire partagée peuvent passer à l'échelle sur les machines cc-NUMA many-cores (plus de 100 cœurs), à condition de distribuer les structures et répartir les traitements en respectant la localité des accès mé- moire. Cette étude a été menée sur TSAR, un simulateur de processeur many-cores précis au cycle et au bit, configuré jusqu'à 256 processeurs, et sur ALMOS, un système d'exploitation que nous avons conçu spécifiquement pour TSAR et qui repose sur le même paradigme de programmation en mémoire partagée que d'autres systèmes monolithiques tels que Linux ou BSD. Outre le design du noyau d'ALMOS qui renforce la localité des accès mémoire des tâches, nos contributions portent sur (i) une nouvelle technique d'affinité mémoire que nous nommons Auto-Next-Touch permettant au noyau de migrer des pages physiques d'une tâche d'une manière transparente vis-à-vis de l'application utilisateur ; et (ii) Un ordonnanceur distribué à primitives de synchronisation passant à l'échelle. Nos premières mesures sont prometteuses. Sur deux applications de calcul parallèles, FFT de SPLASH-2 et EPFilter pour le traitement d'images médicales, l'accélération en terme de temps d'exécution augmente linéairement avec le nombre de cœurs jusqu'à 192 cœurs. Notre protocole de barrière de synchronisation entre processus, l'un des mécanismes fondamentaux de synchronisation dans les noyaux, passe à l'échelle jusqu'à 256 processeurs.