Improving Reliability & Efficiency Of Performance Monitoring In Linux

Δημακοπούλου, Μαρία; Dimakopoulou, Maria

dc.contributor.author	Δημακοπούλου, Μαρία	el
dc.contributor.author	Dimakopoulou, Maria	el
dc.date.accessioned	2014-10-27T09:38:00Z
dc.date.available	2014-10-27T09:38:00Z
dc.date.issued	2014-10-27
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/39378
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.5508
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	performance monitoring, hardware counters, Linux kernel, PMU, Hyper-Threading, perf_events, scheduling optimization	en
dc.subject	παρακολούθηση επίδοσεων, μετρητές υλικού, χρονοπρογραμματισμός συμβάντων, πυρήνας του Linux	el
dc.title	Improving Reliability & Efficiency Of Performance Monitoring In Linux	en
dc.contributor.department	Τομέας Πληροφορικής - Εργαστήριο Συστημάτων Υπολογιστών	el
heal.type	bachelorThesis
heal.generalDescription	Η εργασία έχει βραβευθεί από την Intel και τη Google.	el
heal.generalDescription	This thesis has received honorary awards from Intel and Google.	en
heal.classification	Computer Systems	en
heal.classification	Συστήματα Υπολογιστών	el
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2014-06-10
heal.abstract	Processor hardware performance counters have improved in quality and features in recent years. At the same time, the performance monitoring support in Linux has been significantly revamped with the development of the perf_events subsystem. Those factors concur in making performance monitoring a more common practice among developers. However, no performance analysis is possible without reliable hardware counter data. In this thesis, we focus on a published correctness erratum in the performance monitoring unit of recent Intel processors when Hyper-Threading is enabled. This erratum causes cross hyper-thread hardware counter corruption and may produce unreliable results. We propose a cache-coherence style protocol that we implement in the Linux kernel to circumvent the issue by introducing cross hyper-thread dynamic event scheduling. We also introduce an event scheduling algorithm that achieves the optimal scheduling of events onto hardware counters at all times. The proposed optimizations do not require any user level changes and leverage the internal design of the perf_events subsystem. The source code has been posted to the upstream Linux kernel and our contribution has received honorary awards from Intel and Google.	en
heal.abstract	Κατά τα τελευταία έτη, οι μετρητές επιδόσεων υλικού στους επεξεργαστές έχουν βελτιωθεί τόσο σε ποιότητα, όσο και σε χαρακτηριστικά. Ταυτόχρονα, η υποστήριξη παρακολούθησης επιδόσεων (performance monitoring) στο Linux έχει ανανεωθεί σημαντικά χάρη στην ανάπτυξη του υποσυστήματος perf_events. Αυτοί οι παράγοντες έχουν καταστήσει την παρακολούθηση επιδόσεων μια πιο κοινή πρακτική για τους προγραμματιστές. Ωστόσο, χωρίς αξιόπιστους μετρητές δεδομένων υλικού η ανάλυση επιδόσεων δεν είναι δυνατή. Σε αυτή την εργασία, εστιάζουμε σε ένα δημοσιευμένο σφάλμα ορθότητας μετρήσεων στην μονάδα παρακολούθησης επιδόσεων (PMU) των πρόσφατων επεξεργαστών της Intel που συμβαίνει όταν η τεχνολογία Υπερ-Νηματισμού (Hyper-Threading) είναι ενεργοποιημένη. Αυτό το σφάλμα, μπορεί να προκαλέσει αλλοίωση των δεδομένων στους μετρητές υλικού μεταξύ των υπερ-νημάτων (hyper-threads), οδηγώντας έτσι σε αναξιόπιστα αποτελέσματα. Προκειμένου να παρακάμψουμε αυτό το πρόβλημα, προτείνουμε ένα πρωτόκολλο παρόμοιο με πρωτόκολλα συνάφειας μνημών cache (cache-coherence), το οποίο υλοποιούμε στον πυρήνα του Linux. Η λύση μας στηρίζεται στον προγραμματισμό των συμβάντων υλικού στους μετρητές επίδοσης κατά δυναμικό τρόπο, βάσει της κατάστασης των υπερ-νημάτων. Παρουσιάζουμε επίσης έναν αλγόριθμο που επιτυγχάνει πάντοτε βέλτιστο χρονοπρογραμματισμό των συμβάντων στους μετρητές υλικού. Οι βελτιστοποιήσεις που προτείνουμε δεν απαιτούν αλλαγές σε επίπεδο χρήστη και αξιοποιούν την εσωτερική σχεδίαση του υποσυστήματος perf_events. Ο πηγαίος κώδικας που αναπτύχθηκε έχει προσφερθεί στον πυρήνα του Linux και η συνεισφορά μας έχει βραβευθεί από την Intel και τη Google.	el
heal.advisorName	Κοζύρης, Νεκτάριος	el
heal.committeeMemberName	Σταφυλοπάτης, Ανδρέας	el
heal.committeeMemberName	Eranian, Stephane	el
heal.academicPublisher	Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	87
heal.fullTextAvailability	true