A systematic Characterization of Application Sensitivity to Network Performance

v
5.5
Sensitivity Results
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
87
5.5.1
Latency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
87
5.5.2
High Latency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
89
5.5.3
Overhead . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
91
5.5.4
Bulk Gap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
94
5.6
NFS Summary
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
95
5.6.1
Performance Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
96
5.6.2
NFS Behavior
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
96
5.6.3
Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
97
5.6.4
Modeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
97
6
Investigating Overhead Reduction
99
6.1
Pipeline Framework . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
6.2
Example: SPINE IP Router . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
6.2.1
Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
6.2.2
SPINE Event Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
7
Conclusions
112
7.1
Performance Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
7.2
Application Behavior . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
7.3
Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
7.4
Modeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
7.5
Final Thoughts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
Bibliography
120
A SPECsfs97 Disclosures
129
B Performance Data
134

---

vi
List of Figures
2.1
LogGP Abstract Machine
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
19
2.2
Varying LogGP Parameters
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
22
2.3
Calibration of LogGP Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
24
2.4
Calibration of Bulk Gap for the Parallel Program Apparatus
. . . . . . . . .
26
2.5
Baseline MPI Performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
28
2.6
TCP/IP Apparatus Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
31
2.7
Calibration of bulk Gap for TCP/IP-GAM apparatus . . . . . . . . . . . . . .
34
2.8
Methodologies in Context . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
44
3.1
Split-C Communication Balance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
48
3.2
Sensitivity to Overhead for 16 and 32 Nodes
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
56
3.3
Sensitivity to gap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
59
3.4
Sensitivity to Latency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
61
3.5
Sensitivity to Bulk Gap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
62
4.1
NAS Parallel Benchmarks Communication Balance . . . . . . . . . . . . . . .
67
4.2
MG Message Size Histogram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
68
4.3
NPB Sensitivity to Overhead . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
69
4.4
NPB Sensitivity to gap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
71
4.5
NPB Sensitivity to Latency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
72
4.6
NPB Sensitivity to Bandwidth and Gap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
73
5.1
Important Characteristics of the SFS Curve
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
79
5.2
SPECsfs Analytic Model
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
81
5.3
SPECsfs Modeled vs. Measured Baseline Performance
. . . . . . . . . . . . .
84
5.4
SPECsfs Sensitivity to Latency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
87
5.5
SPECsfs Latency vs. Response Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
89
5.6
Effects of Very Long Latency
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
90
5.7
SPECsfs Sensitivity to Overhead . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
91
5.8
Peak Throughput vs. Overhead
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
93
5.9
Time Breakdown Near Peak Op/sec . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
94
5.10 Sensitivity to Gap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
95
6.1
SPINE Approach to Overhead Reduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

---

vii
6.2
Generic GAM Pipeline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
6.3
SPINE IP Router Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
6.4
SPINE IP Router Event Plot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

---