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針對多執行緒程式的增強任務選擇策略與改進NUMA系統節點間負載平衡的研究

為了解決AMD Supermicro的問題，作者蘇暐倫 這樣論述：

NUMA多核心系統將系統的資源分為多個節點，具備多核心系統平行運算的高效能和擴展性的優點。然而，當處理器核心間負載不均時，會觸發作業系統的負載平衡機制將process搬移至不同的處理器核心去執行，由於process可能被跨節點搬移，使得遠端記憶體存取於搬移後發生。為了同時維持負載平衡與降低遠端記憶體存取，先前的研究提出了kernel-level Memory-aware Load Balancing (kMLB)機制以增強Linux核心的跨節點負載平衡，此機制修改了Linux核心的記憶體管理的相關函式及資料結構，以記錄每個task在執行時所使用的記憶體Page分配在各個節點的數量，利

用這些記憶體使用的資訊來推估各個task最大可能的遠端記憶體存取量，並提出了數個挑選task的策略，挑選預期會減少最多的遠端記憶體存取的task來進行搬移。 在本研究中，我們針對多執行緒process來考量跨節點負載平衡的問題。在Linux核心中將屬於同個process的多執行緒組成一個群組，彼此共享相同的記憶體空間。然而，在執行時各執行緒可能會被分配於不同的節點上執行，因此引發不同程度的遠端記憶體存取。本研究除了發現先前研究中提出的最大效益的task挑選策略也適合用於多執行緒process，我們亦提出一個新的task挑選策略，它並不依賴kMLB機制，而是考量了此task的執行緒群組中的

所有執行緒被分配在各個節點的情形，分佈最發散的即是被選擇的task。 另一方面，雖然挑選最適合的task來進行跨節點搬移可以降低遠端記憶體存取，但同時也增加挑選的成本，如需檢視每個能被搬移的task後才能做出挑選的決定。所以我們使用一些優化的方式來省略對多執行緒process而言是多餘的推估判斷，使得挑選task的流程更有效率。在使用PARSEC 3.0測效程式進行的實驗顯示，與原本的Linux核心相比，我們修改後的Linux核心最多可提昇系統效能達11.1%。