Research Projects

FFMK A fast and fault tolerant microkernel-based system for exa-scale computing

Das von uns vorgeschlagene Projekt nimmt die Überwindung dreier wichtiger Hindernisse für die Skalierbarkeit von EXAscale Systemen in Angriff: die aufgrund zahlreichen beteiligten Komponenten hohe Anfälligkeit für transiente oder permanente Ausfälle, die Leistungseinbußen durch nicht ausbalancierte Anwendungen und die durch Interaktionen zwischen Betriebssystem und Applikationen induzierten Schwankungen von Ausführungszeiten. Dafür entwerfen, konstruieren und bewerten wir den Prototypen einer Software Plattform, die auf der Kombination dreier, jeweils für sich erfolgreicher Techniken beruht:rnrn* Mikrokernbasierte Betriebssystemernanstelle gängiger, durch großen Funktionsumfang überladene Betriebssysteme, um besser vorhersagbares Verhalten zu erzielen,rn* Rücksetzpunkte,rndie verteilt auf den Knoten statt auf externen Dateisystemen gespeichert und durch redundante Codes vor den Auswirkungen von Ausfällen geschützt werden,rnrn* Mathematisch fundierte Management- und Lastbalancierungssysteme,rndie in der Lage sind, die von künftigen Applikationen erwarteten Asymmetrien dynamisch zur Laufzeit auszugleichen.rnrnAls Ergebnis erwarten wir eine flexible, sich selbst organisierende Softwareplattform für Applikationen, die die große Leistungfähigkeit riesiger Rechner benötigen. Zur Bewertung sollen einige geeignete HPC-Applikationen so angepasst warden, dass mit ihrer Hilfe die Leistungsfähigkeit gezeigt warden kann.

This project addresses three key scalability obstacles of future exa-scale systems: the vulnerability to system failures due to transient or permanent errors, the performance losses due to imbalances and the noise due to unpredictable interactions between HPC applications and the operating-system. We address these obstacles by designing, implementing and evaluating a prototypical system, which integrates three well-proven technologies:rnrn* Microkernel-based operating systemsrnto eliminate operating system noise impacts of feature-heavy all-in-one operating systems and to make kernel influences more deterministic and predictable,rnrn* Erasure-code protected in-memory checkpointingrnto provide a fast checkpoint and restart mechanism capable of keeping up with the increase in the mean-time between failures (MTBF). We expect the MTBF to soon outrun the time needed to write traditional checkpoints onto external file systems,rnrn* Mathematically sound MosiX management system and load balancing algorithmsrnto adjust the system to the highly dynamic and wide variety of requirements for today’s and future HPC applications.rnrnThe resulting system will be a fluid self-organizing platform for applications that require scaling up to exa-scale performance.rnAn important component of the project will be the adaptation of suitable HPC work loads to showcase our new platform. A demonstration of such applications on a prototype implementation is the primary objective of our project in the first SPP funding period.

01.01.2013 - 01.12.2015

Drittmittel

international

http://ffmk.tudos.org

Informationstechnologien und Mikroelektronik

Koordinator: Prof. Dr. Wolfgang Nagel, ZIH

Betriebs-, Kommunikations- und Informationssysteme

Nein

Ja

Ja

Betriebssysteme, Mikrokerne, Lastverteilung, Fehlertoleranz, Online Management Systeme, Exascale Hochleistungsrechne

FFMK A fast and fault tolerant microkernel-based system for exa-scale computing

Das von uns vorgeschlagene Projekt nimmt die Überwindung dreier wichtiger Hindernisse für die Skalierbarkeit von EXAscale Systemen in Angriff: die aufgrund zahlreichen beteiligten Komponenten hohe Anfälligkeit für transiente oder permanente Ausfälle, die Leistungseinbußen durch nicht ausbalancierte Anwendungen und die durch Interaktionen zwischen Betriebssystem und Applikationen induzierten Schwankungen von Ausführungszeiten. Dafür entwerfen, konstruieren und bewerten wir den Prototypen einer Software Plattform, die auf der Kombination dreier, jeweils für sich erfolgreicher Techniken beruht:rnrn* Mikrokernbasierte Betriebssystemernanstelle gängiger, durch großen Funktionsumfang überladene Betriebssysteme, um besser vorhersagbares Verhalten zu erzielen,rn* Rücksetzpunkte,rndie verteilt auf den Knoten statt auf externen Dateisystemen gespeichert und durch redundante Codes vor den Auswirkungen von Ausfällen geschützt werden,rnrn* Mathematisch fundierte Management- und Lastbalancierungssysteme,rndie in der Lage sind, die von künftigen Applikationen erwarteten Asymmetrien dynamisch zur Laufzeit auszugleichen.rnrnAls Ergebnis erwarten wir eine flexible, sich selbst organisierende Softwareplattform für Applikationen, die die große Leistungfähigkeit riesiger Rechner benötigen. Zur Bewertung sollen einige geeignete HPC-Applikationen so angepasst warden, dass mit ihrer Hilfe die Leistungsfähigkeit gezeigt warden kann.

This project addresses three key scalability obstacles of future exa-scale systems: the vulnerability to system failures due to transient or permanent errors, the performance losses due to imbalances and the noise due to unpredictable interactions between HPC applications and the operating-system. We address these obstacles by designing, implementing and evaluating a prototypical system, which integrates three well-proven technologies:rnrn* Microkernel-based operating systemsrnto eliminate operating system noise impacts of feature-heavy all-in-one operating systems and to make kernel influences more deterministic and predictable,rnrn* Erasure-code protected in-memory checkpointingrnto provide a fast checkpoint and restart mechanism capable of keeping up with the increase in the mean-time between failures (MTBF). We expect the MTBF to soon outrun the time needed to write traditional checkpoints onto external file systems,rnrn* Mathematically sound MosiX management system and load balancing algorithmsrnto adjust the system to the highly dynamic and wide variety of requirements for today’s and future HPC applications.rnrnThe resulting system will be a fluid self-organizing platform for applications that require scaling up to exa-scale performance.rnAn important component of the project will be the adaptation of suitable HPC work loads to showcase our new platform. A demonstration of such applications on a prototype implementation is the primary objective of our project in the first SPP funding period.

01.01.2013 - 01.12.2015

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Koordinator: Prof. Dr. Wolfgang Nagel, ZIH

Betriebs-, Kommunikations- und Informationssysteme

Nein

Ja

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FFMK A fast and fault tolerant microkernel-based system for exa-scale computing

Das von uns vorgeschlagene Projekt nimmt die Überwindung dreier wichtiger Hindernisse für die Skalierbarkeit von EXAscale Systemen in Angriff: die aufgrund zahlreichen beteiligten Komponenten hohe Anfälligkeit für transiente oder permanente Ausfälle, die Leistungseinbußen durch nicht ausbalancierte Anwendungen und die durch Interaktionen zwischen Betriebssystem und Applikationen induzierten Schwankungen von Ausführungszeiten. Dafür entwerfen, konstruieren und bewerten wir den Prototypen einer Software Plattform, die auf der Kombination dreier, jeweils für sich erfolgreicher Techniken beruht:rnrn* Mikrokernbasierte Betriebssystemernanstelle gängiger, durch großen Funktionsumfang überladene Betriebssysteme, um besser vorhersagbares Verhalten zu erzielen,rn* Rücksetzpunkte,rndie verteilt auf den Knoten statt auf externen Dateisystemen gespeichert und durch redundante Codes vor den Auswirkungen von Ausfällen geschützt werden,rnrn* Mathematisch fundierte Management- und Lastbalancierungssysteme,rndie in der Lage sind, die von künftigen Applikationen erwarteten Asymmetrien dynamisch zur Laufzeit auszugleichen.rnrnAls Ergebnis erwarten wir eine flexible, sich selbst organisierende Softwareplattform für Applikationen, die die große Leistungfähigkeit riesiger Rechner benötigen. Zur Bewertung sollen einige geeignete HPC-Applikationen so angepasst warden, dass mit ihrer Hilfe die Leistungsfähigkeit gezeigt warden kann.

This project addresses three key scalability obstacles of future exa-scale systems: the vulnerability to system failures due to transient or permanent errors, the performance losses due to imbalances and the noise due to unpredictable interactions between HPC applications and the operating-system. We address these obstacles by designing, implementing and evaluating a prototypical system, which integrates three well-proven technologies:rnrn* Microkernel-based operating systemsrnto eliminate operating system noise impacts of feature-heavy all-in-one operating systems and to make kernel influences more deterministic and predictable,rnrn* Erasure-code protected in-memory checkpointingrnto provide a fast checkpoint and restart mechanism capable of keeping up with the increase in the mean-time between failures (MTBF). We expect the MTBF to soon outrun the time needed to write traditional checkpoints onto external file systems,rnrn* Mathematically sound MosiX management system and load balancing algorithmsrnto adjust the system to the highly dynamic and wide variety of requirements for today’s and future HPC applications.rnrnThe resulting system will be a fluid self-organizing platform for applications that require scaling up to exa-scale performance.rnAn important component of the project will be the adaptation of suitable HPC work loads to showcase our new platform. A demonstration of such applications on a prototype implementation is the primary objective of our project in the first SPP funding period.

01.01.2013 - 01.12.2015

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Koordinator: Prof. Dr. Wolfgang Nagel, ZIH

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Nein

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Das von uns vorgeschlagene Projekt nimmt die Überwindung dreier wichtiger Hindernisse für die Skalierbarkeit von EXAscale Systemen in Angriff: die aufgrund zahlreichen beteiligten Komponenten hohe Anfälligkeit für transiente oder permanente Ausfälle, die Leistungseinbußen durch nicht ausbalancierte Anwendungen und die durch Interaktionen zwischen Betriebssystem und Applikationen induzierten Schwankungen von Ausführungszeiten. Dafür entwerfen, konstruieren und bewerten wir den Prototypen einer Software Plattform, die auf der Kombination dreier, jeweils für sich erfolgreicher Techniken beruht:rnrn* Mikrokernbasierte Betriebssystemernanstelle gängiger, durch großen Funktionsumfang überladene Betriebssysteme, um besser vorhersagbares Verhalten zu erzielen,rn* Rücksetzpunkte,rndie verteilt auf den Knoten statt auf externen Dateisystemen gespeichert und durch redundante Codes vor den Auswirkungen von Ausfällen geschützt werden,rnrn* Mathematisch fundierte Management- und Lastbalancierungssysteme,rndie in der Lage sind, die von künftigen Applikationen erwarteten Asymmetrien dynamisch zur Laufzeit auszugleichen.rnrnAls Ergebnis erwarten wir eine flexible, sich selbst organisierende Softwareplattform für Applikationen, die die große Leistungfähigkeit riesiger Rechner benötigen. Zur Bewertung sollen einige geeignete HPC-Applikationen so angepasst warden, dass mit ihrer Hilfe die Leistungsfähigkeit gezeigt warden kann.

This project addresses three key scalability obstacles of future exa-scale systems: the vulnerability to system failures due to transient or permanent errors, the performance losses due to imbalances and the noise due to unpredictable interactions between HPC applications and the operating-system. We address these obstacles by designing, implementing and evaluating a prototypical system, which integrates three well-proven technologies:rnrn* Microkernel-based operating systemsrnto eliminate operating system noise impacts of feature-heavy all-in-one operating systems and to make kernel influences more deterministic and predictable,rnrn* Erasure-code protected in-memory checkpointingrnto provide a fast checkpoint and restart mechanism capable of keeping up with the increase in the mean-time between failures (MTBF). We expect the MTBF to soon outrun the time needed to write traditional checkpoints onto external file systems,rnrn* Mathematically sound MosiX management system and load balancing algorithmsrnto adjust the system to the highly dynamic and wide variety of requirements for today’s and future HPC applications.rnrnThe resulting system will be a fluid self-organizing platform for applications that require scaling up to exa-scale performance.rnAn important component of the project will be the adaptation of suitable HPC work loads to showcase our new platform. A demonstration of such applications on a prototype implementation is the primary objective of our project in the first SPP funding period.

01.01.2013 - 01.12.2015

Drittmittel

international

http://ffmk.tudos.org

Informationstechnologien und Mikroelektronik

Koordinator: Prof. Dr. Wolfgang Nagel, ZIH

Betriebs-, Kommunikations- und Informationssysteme

Nein

Ja

Ja

Betriebssysteme, Mikrokerne, Lastverteilung, Fehlertoleranz, Online Management Systeme, Exascale Hochleistungsrechne

FFMK A fast and fault tolerant microkernel-based system for exa-scale computing

Das von uns vorgeschlagene Projekt nimmt die Überwindung dreier wichtiger Hindernisse für die Skalierbarkeit von EXAscale Systemen in Angriff: die aufgrund zahlreichen beteiligten Komponenten hohe Anfälligkeit für transiente oder permanente Ausfälle, die Leistungseinbußen durch nicht ausbalancierte Anwendungen und die durch Interaktionen zwischen Betriebssystem und Applikationen induzierten Schwankungen von Ausführungszeiten. Dafür entwerfen, konstruieren und bewerten wir den Prototypen einer Software Plattform, die auf der Kombination dreier, jeweils für sich erfolgreicher Techniken beruht:rnrn* Mikrokernbasierte Betriebssystemernanstelle gängiger, durch großen Funktionsumfang überladene Betriebssysteme, um besser vorhersagbares Verhalten zu erzielen,rn* Rücksetzpunkte,rndie verteilt auf den Knoten statt auf externen Dateisystemen gespeichert und durch redundante Codes vor den Auswirkungen von Ausfällen geschützt werden,rnrn* Mathematisch fundierte Management- und Lastbalancierungssysteme,rndie in der Lage sind, die von künftigen Applikationen erwarteten Asymmetrien dynamisch zur Laufzeit auszugleichen.rnrnAls Ergebnis erwarten wir eine flexible, sich selbst organisierende Softwareplattform für Applikationen, die die große Leistungfähigkeit riesiger Rechner benötigen. Zur Bewertung sollen einige geeignete HPC-Applikationen so angepasst warden, dass mit ihrer Hilfe die Leistungsfähigkeit gezeigt warden kann.

This project addresses three key scalability obstacles of future exa-scale systems: the vulnerability to system failures due to transient or permanent errors, the performance losses due to imbalances and the noise due to unpredictable interactions between HPC applications and the operating-system. We address these obstacles by designing, implementing and evaluating a prototypical system, which integrates three well-proven technologies:rnrn* Microkernel-based operating systemsrnto eliminate operating system noise impacts of feature-heavy all-in-one operating systems and to make kernel influences more deterministic and predictable,rnrn* Erasure-code protected in-memory checkpointingrnto provide a fast checkpoint and restart mechanism capable of keeping up with the increase in the mean-time between failures (MTBF). We expect the MTBF to soon outrun the time needed to write traditional checkpoints onto external file systems,rnrn* Mathematically sound MosiX management system and load balancing algorithmsrnto adjust the system to the highly dynamic and wide variety of requirements for today’s and future HPC applications.rnrnThe resulting system will be a fluid self-organizing platform for applications that require scaling up to exa-scale performance.rnAn important component of the project will be the adaptation of suitable HPC work loads to showcase our new platform. A demonstration of such applications on a prototype implementation is the primary objective of our project in the first SPP funding period.

01.01.2013 - 01.12.2015

Drittmittel

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Koordinator: Prof. Dr. Wolfgang Nagel, ZIH

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Nein

Ja

Ja

Betriebssysteme, Mikrokerne, Lastverteilung, Fehlertoleranz, Online Management Systeme, Exascale Hochleistungsrechne

FFMK A fast and fault tolerant microkernel-based system for exa-scale computing

Das von uns vorgeschlagene Projekt nimmt die Überwindung dreier wichtiger Hindernisse für die Skalierbarkeit von EXAscale Systemen in Angriff: die aufgrund zahlreichen beteiligten Komponenten hohe Anfälligkeit für transiente oder permanente Ausfälle, die Leistungseinbußen durch nicht ausbalancierte Anwendungen und die durch Interaktionen zwischen Betriebssystem und Applikationen induzierten Schwankungen von Ausführungszeiten. Dafür entwerfen, konstruieren und bewerten wir den Prototypen einer Software Plattform, die auf der Kombination dreier, jeweils für sich erfolgreicher Techniken beruht:rnrn* Mikrokernbasierte Betriebssystemernanstelle gängiger, durch großen Funktionsumfang überladene Betriebssysteme, um besser vorhersagbares Verhalten zu erzielen,rn* Rücksetzpunkte,rndie verteilt auf den Knoten statt auf externen Dateisystemen gespeichert und durch redundante Codes vor den Auswirkungen von Ausfällen geschützt werden,rnrn* Mathematisch fundierte Management- und Lastbalancierungssysteme,rndie in der Lage sind, die von künftigen Applikationen erwarteten Asymmetrien dynamisch zur Laufzeit auszugleichen.rnrnAls Ergebnis erwarten wir eine flexible, sich selbst organisierende Softwareplattform für Applikationen, die die große Leistungfähigkeit riesiger Rechner benötigen. Zur Bewertung sollen einige geeignete HPC-Applikationen so angepasst warden, dass mit ihrer Hilfe die Leistungsfähigkeit gezeigt warden kann.

This project addresses three key scalability obstacles of future exa-scale systems: the vulnerability to system failures due to transient or permanent errors, the performance losses due to imbalances and the noise due to unpredictable interactions between HPC applications and the operating-system. We address these obstacles by designing, implementing and evaluating a prototypical system, which integrates three well-proven technologies:rnrn* Microkernel-based operating systemsrnto eliminate operating system noise impacts of feature-heavy all-in-one operating systems and to make kernel influences more deterministic and predictable,rnrn* Erasure-code protected in-memory checkpointingrnto provide a fast checkpoint and restart mechanism capable of keeping up with the increase in the mean-time between failures (MTBF). We expect the MTBF to soon outrun the time needed to write traditional checkpoints onto external file systems,rnrn* Mathematically sound MosiX management system and load balancing algorithmsrnto adjust the system to the highly dynamic and wide variety of requirements for today’s and future HPC applications.rnrnThe resulting system will be a fluid self-organizing platform for applications that require scaling up to exa-scale performance.rnAn important component of the project will be the adaptation of suitable HPC work loads to showcase our new platform. A demonstration of such applications on a prototype implementation is the primary objective of our project in the first SPP funding period.

01.01.2013 - 01.12.2015

Drittmittel

international

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Informationstechnologien und Mikroelektronik

Koordinator: Prof. Dr. Wolfgang Nagel, ZIH

Betriebs-, Kommunikations- und Informationssysteme

Nein

Ja

Ja

Betriebssysteme, Mikrokerne, Lastverteilung, Fehlertoleranz, Online Management Systeme, Exascale Hochleistungsrechne