Single Node On-Line Simulation of MPI Applications with SMPI

International audienceSimulation is a popular approach for predicting the performance of MPI applications for platforms that are not at one's disposal. It is also a way to teach the principles of parallel programming and high-performance computing to students without access to a parallel computer. In this work we present SMPI, a simulator for MPI applications that uses on-line simulation, i.e., the application is executed but part of the execution takes place within a simulation component. SMPI simulations account for network contention in a fast and scalable manner. SMPI also implements an original and validated piece-wise linear model for data transfer times between cluster nodes. Finally SMPI simulations of large-scale applications on large-scale platforms can be executed on a single node thanks to techniques to reduce the simulation's compute time and memory footprint. These contributions are validated via a large set of experiments in which SMPI is compared to popular MPI implementations with a view to assess its accuracy, scalability, and speed.La simulation est une approche populaire de prédiction des performances des applications MPI sur des plates-formes qui ne sont pas à disposition. C'est également une façon d'enseigner les principes de la programmation parallèle et du calcul haute-performance sans avoir besoin d'une machine parallèle. Ces travaux présentent SMPI, un simulateur pour les applications MPI qui utilise une approche on-line, c'est-à-dire que l'exécution se déroule au sein d'un composant de simulation. Les simulations SMPI prennent en compte la contention du réseau de façon rapide et capable de passer à l'échelle. SMPI implémente également un modèle linéaire par morceaux original et validé pour le calcul des temps de transfert des données entre les noeuds d'un cluster. Enfin les simulations SMPI d'applications à large échelle sur des plates-forms à large échelle peuvent être exécutées sur un noeud unique grâce à des techniques de réduction de l'emprunte mémoire et de la consommation CPU de la simulation. Ces contributions sont valid\ées par un large jeu d'expériences dans lesquelles SMPI est comparé aux implémentations MPI populaires afin de vérifier sa précision, sa vitesse et sa capacité au passage à l'échelle