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Optimizing the Reliability of Streaming Applications Under Throughput Constraints

Authors :
Yves Robert
Hinde Lilia Bouziane
Anne Benoit
Algorithms and Scheduling for Distributed Heterogeneous Platforms (GRAAL)
Inria Grenoble - Rhône-Alpes
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire de l'Informatique du Parallélisme (LIP)
École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire de l'Informatique du Parallélisme (LIP)
Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Scientific Data Management (ZENITH)
Laboratoire d'Informatique de Robotique et de Microélectronique de Montpellier (LIRMM)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Inria Sophia Antipolis - Méditerranée (CRISAM)
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)
École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Sophia Antipolis - Méditerranée (CRISAM)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)
Source :
International Journal of Parallel Programming, International Journal of Parallel Programming, Springer Verlag, 2011, 39 (5), pp.584-614. ⟨10.1007/s10766-011-0165-6⟩, International Journal of Parallel Programming, 2011, 39 (5), pp.584-614. ⟨10.1007/s10766-011-0165-6⟩
Publication Year :
2011
Publisher :
Springer Science and Business Media LLC, 2011.

Abstract

Mapping a pipelined application onto a distributed and parallel platform is a challenging problem. The problem becomes even more difficult when multiple optimization criteria are involved, and when the target resources are heterogeneous (processors and communication links) and subject to failures. This paper investigates the problem of mapping pipelined applications, consisting of a linear chain of stages executed in a pipeline way, onto such platforms. The objective is to optimize the reliability under a performance constraint, i.e., while guaranteeing a threshold throughput. In order to increase reliability, we replicate the execution of stages on multiple processors. We compare interval mappings, where the application is partitioned into intervals of consecutive stages, with general mappings, where stages may be partitioned without any constraint, thereby allowing a better usage of processors and communication network capabilities. However, the price to pay for general mappings is a dramatic increase in the problem complexity. We show that computing the period of a given general mapping is an NP-complete problem, and we give polynomial bounds to determine a (conservative) approximated value. On the contrary, the period of an interval mapping obeys a simple formula, and we provide an optimal dynamic programming algorithm for the bi-criteria interval mapping problem on homogeneous platforms. On the more practical side, we design a set of efficient heuristics, and we compare the performance of interval and general mapping strategies through extensive simulations.

Details

ISSN :
15737640 and 08857458
Volume :
39
Database :
OpenAIRE
Journal :
International Journal of Parallel Programming
Accession number :
edsair.doi.dedup.....9cefef316670e09a7ba8369ddadcb315