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Private GIT Repository
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[loba-papers.git] / supercomp11 / supercomp11.tex
index 6a48cd3113581c96dd4715238c48b8c17c0474ad..249b6766d83bcce181bb104b305ab0c992037776 100644 (file)
@@ -7,22 +7,25 @@
 
 \begin{document}
 
-\title{Best effort strategy and virtual load for asynchronous iterative load balancing}
+\title{Best effort strategy and virtual load
+  for asynchronous iterative load balancing}
 
 \author{Raphaël Couturier \and
         Arnaud Giersch \and
         Abderrahmane Sider
 }
 
-\institute{F. Author \at
-              first address \\
-              Tel.: +123-45-678910\\
-              Fax: +123-45-678910\\
-              \email{fauthor@example.com}           %  \\
-%             \emph{Present address:} of F. Author  %  if needed
+\institute{R. Couturier \and A. Giersch \at
+              LIFC, University of Franche-Comté, Belfort, France \\
+              % Tel.: +123-45-678910\\
+              % Fax: +123-45-678910\\
+              \email{%
+                raphael.couturier@univ-fcomte.fr,
+                arnaud.giersch@univ-fcomte.fr}
            \and
-           S. Author \at
-              second address
+           A. Sider \at
+              University of Béjaïa, Béjaïa, Algeria \\
+              \email{ar.sider@univ-bejaia.dz}
 }
 
 \maketitle
@@ -143,13 +146,74 @@ amount of  load received by processor $j$  from processor $i$ at  time $t$. Then
 the amount of load of processor $i$ at time $t+1$ is given by:
 \begin{equation}
 x_i(t+1)=x_i(t)-\sum_{j\in V(i)} s_{ij}(t) + \sum_{j\in V(i)} r_{ji}(t)
+\label{eq:ping-pong}
 \end{equation}
 
 
+Some  conditions are  required to  ensure the  convergence. One  of them  can be
+called the \texttt{ping-pong} condition which specifies that:
+\begin{equation}
+x_i(t)-\sum _{k\in V(i)} s_{ik}(t) \geq x_j^i(t)+s_{ij}(t)
+\end{equation}
+for any  processor $i$ and any  $j \in V(i)$ such  that $x_i(t)>x_j^i(t)$.  This
+condition aims  at avoiding a processor  to send a  part of its load  and beeing
+less loaded after that.
+
+Nevertheless,  we  think that  this  condition may  lead  to  deadlocks in  some
+cases. For example, if we consider  only three processors and that processor $1$
+is linked to processor $2$ which is  also linked to processor $3$ (i.e. a simple
+chain wich 3 processors). Now consider we have the following values at time $t$:
+\begin{eqnarray*}
+x_1(t)=10   \\
+x_2(t)=100   \\
+x_3(t)=99.99\\
+ x_3^2(t)=99.99\\
+\end{eqnarray*}
+In this case, processor $2$ can  either sends load to processor $1$ or processor
+$3$.   If  it  sends  load  to  processor $1$  it  will  not  satisfy  condition
+(\ref{eq:ping-pong})  because  after the  sending  it  will  be less  loaded  that
+$x_3^2(t)$.  So we consider that the \texttt{ping-pong} condition is probably to
+strong. Currently, we did not try to make another convergence proof without this
+condition or with a weaker condition.
+
+
 \section{Best effort strategy}
 \label{Best-effort}
 
+\textbf{À traduire} Ordonne les voisins du moins chargé au plus chargé.
+Trouve ensuite, en les prenant dans ce ordre, le nombre maximal de
+voisins tels que tous ont une charge inférieure à la moyenne des
+charges des voisins sélectionnés, et de soi-même.
+
+Les transferts de charge sont ensuite fait en visant cette moyenne pour
+tous les voisins sélectionnés.  On envoie une quantité de charge égale
+à (moyenne - charge\_du\_voisin).
+
+~\\\textbf{Question} faut-il décrire les stratégies makhoul et simple ?
 
+\paragraph{simple} Tentative de respecter simplement les conditions de Bertsekas.
+Parmi les voisins moins chargés que soi, on sélectionne :
+\begin{itemize}
+\item un des moins chargés (vmin) ;
+\item un des plus chargés (vmax),
+\end{itemize}
+puis on équilibre avec vmin en s'assurant que notre charge reste
+toujours supérieure à celle de vmin et à celle de vmax.
+
+On envoie donc (avec "self" pour soi-même) :
+\[
+    \min\left(\frac{load(self) - load(vmin)}{2}, load(self) - load(vmax)\right)
+\]
+
+\paragraph{makhoul} Ordonne les voisins du moins chargé au plus chargé
+puis calcule les différences de charge entre soi-même et chacun des
+voisins.
+
+Ensuite, pour chaque voisin, dans l'ordre, et tant qu'on reste plus
+chargé que le voisin en question, on lui envoie 1/(N+1) de la
+différence calculée au départ, avec N le nombre de voisins.
+
+C'est l'algorithme~2 dans~\cite{bahi+giersch+makhoul.2008.scalable}.
 
 \section{Virtual load}
 \label{Virtual load}
@@ -166,6 +230,63 @@ results of the simulations are presented in section~\ref{Results}.
 \subsection{Simulation model}
 \label{Sim model}
 
+\begin{verbatim}
+Communications
+==============
+
+There are two receiving channels per host: control for information
+messages, and data for load transfers.
+
+Process model
+=============
+
+Each process is made of 3 threads: a receiver thread, a computing
+thread, and a load-balancer thread.
+
+* Receiver thread
+  ---------------
+
+    Loop
+    | wait for a message to come, either on data channel, or on ctrl channel
+    | push received message in a buffer of received messages
+    | -> ctrl messages on the one side
+    | -> data messages on the other side
+    +-
+
+   The loop terminates when a "finalize" message is received on each
+   channel.
+
+* Computing thread
+  ----------------
+
+    Loop
+    | if we received some real load, get it (data messages)
+    | if there is some real load to send, send it
+    | if we own some load, simulate some computing on it
+    | sleep a bit if we are looping too fast
+    +-
+    send CLOSE on data for all neighbors
+    wait for CLOSE on data from all neighbors
+
+  The loop terminates when process::still_running() returns false.
+  (read the source for full details...)
+
+* Load-balancing thread
+  ---------------------
+
+    Loop
+    | call load-balancing algorithm
+    | send ctrl messages
+    | sleep (min_lb_iter_duration)
+    | receive ctrl messages
+    +-
+    send CLOSE on ctrl for all neighbors
+    wait for CLOSE on ctrl from all neighbors
+
+  The loop terminates when process::still_running() returns false.
+  (read the source for full details...)
+\end{verbatim}
+
 \subsection{Validation of our approaches}
 \label{Results}