Contexte

L’utilisation de l’informatique de haute performance se développe depuis les études de climatologie jusqu’à la recherche chimique. L’impact accru de ces calculs ouvre le champ de la recherche sur la manière de gérer et de réduire leur consommation d’énergie. Dans le cadre du projet NumPEx, nous visons à développer des compétences et des infrastructures de pointe dans le domaine du calcul exascale. L’un des piliers du projet NumPEx consiste à rendre le calcul exascale durable.

Pour prendre des décisions éclairées en matière de programmation au niveau des grappes et pour fournir un retour d’information aux utilisateurs, il faut disposer d’informations sur l’ensemble de l’infrastructure. À tout moment, plusieurs applications utilisent les ressources de la grappe. Chacune de ces applications utilise les ressources différemment, ce qui entraîne des schémas de consommation d’énergie différents. Un haut niveau d’abstraction est nécessaire pour faire face à la complexité du grand nombre d’applications simultanées. Il existe plusieurs preuves de concept universitaires permettant de simplifier et d’utiliser une représentation de haut niveau (y compris la consommation de ressources et d’énergie) de ces applications au lieu de séries temporelles de mesures.

Objectif

Les objectifs du doctorat sont les suivants :

• Surveillance d’applications à grande échelle qui ont un comportement stable en utilisant des données limitées : Détecter le comportement de l’ensemble de l’application en utilisant uniquement les données de surveillance d’un petit nombre de serveurs ; Modifier la fréquence de surveillance en fonction des besoins.
• Modélisation et caractérisation des applications : Détecter quand une application passe d’une phase à une autre ; Déterminer les propriétés des phases (si elles sont io-bound, memory-bound, cpu-bound…). Un logiciel sera développé pour détecter et caractériser les phases des applications HPC pendant leur exécution.
• Modéliser l’impact de différents leviers (DVFS, reconfiguration du réseau et des entrées-sorties,…) sur la performance et l’énergie.

La structure de la thèse sera la suivante :

• Etat de l’art sur les modèles d’application basés sur les phases (tels que https://theses.hal.science/tel-00946583)
• Expériences pour acquérir des données sur des applications HPC réelles sur des configurations matérielles multiples
• Analyse des données pour construire des modèles d’énergie et de performance en tenant compte de la configuration matérielle.
• Analyse de l’impact de la réduction de la quantité de données acquises
• Un démonstrateur utilisant le système de détection de phase ainsi que le modèle de leviers pour réduire drastiquement la consommation d’énergie des centres de données HPC.

Des logiciels de surveillance seront utilisés (tels que MojitO/S) au cours de la thèse, et certaines contributions pourraient y être apportées. Une plateforme d’expérimentation à grande échelle sera utilisée (Grid'5000).

Compétences et profil attendus

• Exigences : Master en informatique.
• Fortement recommandé : Goût pour les approches expérimentales, programmation en C ou Rust, analyse de données en Python ou R.
• Apprécié : Expérience en optimisation des performances, évaluation et modélisation des performances, utilisation de serveurs informatiques distants.

Détails pratiques

Le doctorat se déroulera à l’IRIT, le plus grand institut de recherche en informatique de Toulouse, France. Notre équipe SEPIA travaille sur la gestion des ressources sur différents systèmes distribués (datacenters cloud, centres HPC, architectures edge, IoT…) et s’intéresse particulièrement à la transition écologique, notamment en réduisant la consommation d’énergie et les émissions de CO2, en utilisant des énergies renouvelables.

Le doctorat sera encadré par Georges Da Costa dans une ambiance conviviale :).

La thèse sera financée par le projet collaboratif NumPEx et comprendra plusieurs réunions nationales et des visites dans d’autres instituts de recherche français. Le salaire mensuel brut sera de 2100 €.

Vous pouvez nous envoyer votre candidature (lettre de motivation + CV / curriculum vitæ abrégé + relevé de notes pour le master complet) par email à georges.da-costa@irit.fr