DF-DTM :explorando redundância de tarefas em dataflow

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Freitas, Leandro Rouberte de
• Orientador(a): França, Felipe Maia Galvão
• Banca de defesa: Pilla, Maurício Lima, Amorim, Claudio Luis de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio de Janeiro
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Sistemas e Computação
• Departamento: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Engenharia de Sistemas e Computação; Fluxo de dados; Reuso
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11422/8169

Reutilização de instruções é uma técnica de otimização que pode ser utilizada em arquiteturas de Von Neumann. Esta técnica gera ganho de desempenho ao evitar que instruções redundantes executem, quando os resultados a serem produzidos por elas podem ser obtidos pesquisando uma tabela histórica de entrada/saída. A reutilização de traços pode ser aplicada aos traços de instruções de forma semelhante. No entanto, essas técnicas ainda precisam ser estudadas no contexto do modelo Dataflow[1–4], que vem ganhando notoriedade na comunidade de computação de alto desempenho devido ao seu paralelismo inerente. Os programas Dataflow são representados por grafos direcionados, onde os nós são instruções (tarefas dataflow) e as arestas denotam dependências de dados entre estas tarefas. Este trabalho apresenta a técnica Dataflow Dynamic Task Memoization (DF-DTM), a qual é inspirada na técnica de reúso de instruções em arquiteturas Von Neumann, conhecida como DTM[5] (Dynamic Trace Memoization). DF-DTM permite a reutilização de nós e subgrafos em modelos Dataflow, que são análogos às instruções e traços em modelos tradicionais, respectivamente. Modificamos a versão Python da biblioteca Dataflow, Sucuri[6], para implementar a técnica DF-DTM. O potencial da DF-DTM é avaliado por uma série de experimentos que analisam o comportamento de tarefas redundantes em cinco benchmarks relevantes: Conway’s Game of Life (GoL), longest common sub-sequence (LCS), uma aplicação de criptografia utilizando o padrão Triple DES (3-DES), uma aplicação de contagem de palavras que segue um modelo MapReduce (MR) e o problema da mochila sem limites (KS). Nossos resultados mostram uma notável taxa de redundância potencial de aproximadamente 98, 83%, 54, 73%, 72, 35%, 99, 73% para as aplicações benchmarks LCS, MR, 3-DES e GoL, respectivamente.