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Exploring Pre-scan, Parallel Copy, and Large Pages for Continuous Checkpointing

Exploring Pre-scan, Parallel Copy, and Large Pages for Continuous Checkpointing
Typ:Masterarbeit
Datum:30.11.2018
Betreuer:

Prof. Dr. Frank Bellosa
Marc Rittinghaus

Bearbeiter:Janis Schötterl-Glausch
Links:PDF

Diese Arbeit untersucht mehrere Techniken, um SimuBoost zu verbessern. SimuBoost ist ein Verfahren zur Beschleunigung der vollumfänglichen Simulation eines Rechensystems. Dies ist nötig, da der Nutzen einer Simulation, gegeben durch den hohen Detailgrad der Beobachtung, die sie ermöglicht, durch die Langsamkeit, mit der sie erfolgt eingeschränkt wird. SimuBoost beschleunigt die Simulation durch Parallelisierung. Dies erfolgt, indem SimuBoost den Rechner als virtuelle Maschine ausführt und dabei periodisch Abbilder der virtuellen Maschine erstellt. Diese Abbilder dienen als Startpunkte der parallelen Simulation.
Das Erstellen eines solchen Abbildes führt zu einer Unterbrechung der Ausführung der virtuellen Maschine. Um diese zu verkürzen, erstellt Simu-Boost Abbilder des Speichers der virtuellen Maschine, der eine erhebliche Datenmenge darstellt, inkrementell. Das heißt, SimuBoost sichert nur die Speicherseiten, die seit dem letzten Abbild von der virtuellen Maschine beschrieben wurde. Dies setzt einen Mechanismus voraus, der verfolgt, welche Seiten des Speichers beschrieben wurden. Um die Unterbrechung der virtuellen Maschine weiter zu verkürzen, kopiert SimuBoost die zu sichernden Seiten nach der Unterbrechung, gleichzeitig zur Ausführung der virtuellen Maschine. SimuBoost schützt die zu sichernden Seiten vor Schreibzugriff, um zu verhindern, dass die virtuelle Maschine sie modifiziert bevor sie kopiert wurden. Wenn ein Schreibzugriff auf eine geschützte Seite erfolgt, wird die virtuelle Maschinen kurzzeitig unterbrochen, die Seite wird gespeichert und danach die Ausführung fortgesetzt. Auch diese Unterbrechungen stellen einen unerwünschten Einfluss auf die Ausführung der virtuellen Maschine dar.
SimuBoost benutzt 4 KiB große Speicherseiten, die Verwendung von größeren Seiten verbessert jedoch, wenn keine Abbilder erstellt werden, die Ausführungsgeschwindigkeit einer virtuellen Maschine.
Diese Arbeit untersucht, ob die Unterbrechung zur Erstellung eines Abbildes verkürzt werden kann, indem Teil des Aufwandes, um herauszufinden, welche Seiten seit dem letzten Abbild beschrieben wurden, aus der Unterbrechung verschoben wird. Desweiteren wird untersucht, ob paralleles Kopieren die Anzahl von Unterbrechungen wegen Schreibschutzverletzungen verringern kann. Außerdem prüfen wir, ob die Verwendung von großen Seiten für SimuBoost Sinn ergibt.

BibTex:

@masterthesis{schoetterl18checkpoints,
  author = {Janis Schötterl-Glausch},
  title = {Exploring Pre-scan, Parallel Copy, and Large Pages for Continuous Checkpointing},
  type = {Master Thesis},
  year = 2018,
  month = nov # "11",
  school = {Operating Systems Group, Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Germany}
  }