Minimizing Energy Consumption of MPI Programs in Realistic Environment

Dynamic voltage and frequency scaling proves to be an efficient way of reducing energy consumption of servers. Energy savings are typically achieved by setting a well-chosen frequency during some program phases. However, determining suitable program phases and their associated optimal frequencies is a complex problem. Moreover, hardware is constrained by non negligible frequency transition latencies. Thus, various heuristics were proposed to determine and apply frequencies, but evaluating their efficiency remains an issue. In this paper, we translate the energy minimization problem into a mixed integer program that specifically models most current hardware limitations. The problem solution then estimates the minimal energy consumption and the associated frequency schedule. The paper provides two different formulations and a discussion on the feasibility of each of them on realistic applications.Le DVFS est un moyen efficace pour réduire la consommation énergétique des serveurs. Les économies d'énergie sont atteintes en positionnant les fréquences adaptées durant les différentes phases d'un programme. Cependant, déterminer les phases d'un programme et les fréquences associées est un problème complexe. De plus, la latence des transitions entre les fréquences n'est pas négligeable. Ainsi, différentes heuristiques ont été proposées afin de déterminer les fréquences. Dans ce papier, le problème de minimisation d'énergie est traduit en programme linéaire mixte qui modélise les caractéristiques des architectures actuelles. La solution estime par la suite l'énergie minimale consommée et l'ordonnancement des fréquences associé. Le document fournit deux différentes formulations ainsi qu'une discussion sur la faisabilité de chaque solution sur des applications réalistes