Performance analysis and models for collocated VMs running on multi-core physical machines

Laurent Pouilloux 1, * Jonathan Rouzaud-Cornabas 1, *
* Auteur correspondant
1 AVALON - Algorithms and Software Architectures for Distributed and HPC Platforms
Inria Grenoble - Rhône-Alpes, LIP - Laboratoire de l'Informatique du Parallélisme
Résumé : La prochaine génération d'ordinateur haute performance (HPC) utilisera massivement la virtualisation comme un moyen pour partager les ressources matérielles entre plusieurs applications et également pour fournir des mécanismes flexibles pour la tolérance aux fautes ainsi que l'optimisation énergétique. Dans ce contexte, comprendre comment se comporte la performance des machines virtuelles et les interférences entre elles est un défi scientifique majeur qui permettra d'aller vers un utilisation plus efficace des ressources. La première étape est la caractérisation du partage de processeur et d'en proposer un modèle de performance pour les machines virtuelles. Mais, se concentrer sur le partage d'un processeur unique n'est plus possible. En effet, les prochaines générations d'ordinateur haute performance contiendront un très large ensemble de coeurs. De plus, comme ces coeurs partages des ressources micro-architecturales, e.g. caches, utilisé un modéle de performance d'un coeur unique n'est pas suffisant car il ne capturerai pas les interferences entre coeurs. Finalement, pour pouvoir utiliser un tel modèle à l'échelle d'infrastructures large échelle tel que les Clouds ou les ordinateurs HPC, le modèle doit être légé pour pouvoir simuler des dizaines de milliers de machines physiques hébergeant des centaines de milliers de machines virtuelles. Dans ce papier, nous présentons une analyse en profondeur des performances de machines virtuelles colocalisées i.e. s'exécutant sur la même machine physique. En exécutant nos expérimentations sur le banc d'essai Grid'5000, nous avons pu évaluer 2 familles de processeurs pour un total de 6 différents modèles de processeurs. Nous avons exploré systématiquement l'effet de la colocalisation en testant tous les différentes placements VCPU vers CPU tout en prenant en compte les composants micro-architecturaux (caches partagés et NUMA nodes). Nous avons également exploré l'effet des machines virtuelles qui ont plusieurs coeurs. En se basant sur ces expérimentations, nous avons évalué 8 modèles légés de performance et observé que la performance d'une machine virtuelle peut être précisément prédite en utilisant un modèle qui prend en compte le nombre de machines virtuelles sur le coeur et le nombre de machines virtuelles sur la NUMA Node (avec un taux d'erreur inférieur à 8%). Finalement, nous avons évalué nos modèles sur plusieurs processeurs et sur des machines virtuelles avec un ou plusieurs processeurs virtuels. En utilisant ce modèle, nous pourrons accroître la précision de la couche de virtualisation du simulateur générique pour les systèmes distribués, SimGrid mais également sa capacité à simuler des Clouds (haute performance). Nos résultats peuvent également être utilisés pour améliorer les algorithmes de placement de machines virtuelles.
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Contributeur : Jonathan Rouzaud-Cornabas <>
Soumis le : mardi 18 février 2014 - 10:21:16
Dernière modification le : vendredi 18 mai 2018 - 13:56:02
Document(s) archivé(s) le : dimanche 18 mai 2014 - 10:40:50

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Citation

Laurent Pouilloux, Jonathan Rouzaud-Cornabas. Performance analysis and models for collocated VMs running on multi-core physical machines. [Research Report] RR-8473, INRIA. 2014, pp.30. 〈hal-00945881〉

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