De nombreuses applications scientifiques utilisent et génèrent d'énormes quantités de données. Ces applications qui exploitent des modèles d'accès parallèles spécifiques (principalement des accès disjoints) sont souvent pénalisées par des systèmes de stockage inadaptés. Pour éviter les dégradations de performances, les bibliothèques d'Entrées/Sorties parallèles telles que ROMIO sont généralement utilisées pour agréger les petites requêtes séparées en de plus grosses contiguës habituellement plus performantes. Toutefois, les optimisations apportées pour un programme ne tiennent pas compte de l'ensemble des interactions avec d'autres applications s'exécutant en concurrence sur la grappe. La conséquence est que ces routines spécifiques visant à optimiser les accès d'une application vont s'avérer inutiles, car leur effet va être perturbé par les autres applications !<br /><br />Ce document décrit une nouvelle approche, appelée aIOLi, permettant le<br />contrôle, le réordonnancement et la régulation de l'ensemble des interactions générées par les différentes applications s'exécutant simultanément sur une grappe et ce, en s'appuyant uniquement sur l'interface POSIX.<br /><br />Dans un tel contexte, la performance, l'interactivité et l'équité sont des critères pour lesquels il est important de trouver un bon compromis. Pour y parvenir, une stratégie d'ordonnancement globale prenant en compte également les problématiques d'Entrées/Sorties parallèles locales aux applications a été définie. Le service aIOLi consiste en un support d'ordonnancement générique pouvant être rattaché à différentes parties d'un système de fichiers. L'exécution concurrente de jeux de tests IOR sur un serveur NFS traditionnel ont montré des améliorations particulièrement significatives pour les accès en lecture en comparaison aux performances pouvant être atteintes avec les routines POSIX ou MPI I/O.

This thesis deals with an implementation of non-blocking I/O interface for the k-Wave project, which is designed for time-domain simulation of ultrasound propagation. Main focus is on large domain simulations that, due to high computing power requirements, must run on supercomputers and produce tens of GB of data in a single simulation step. In this thesis, I have designed and implemented a non-blocking interface for storing data using dedicated threads, which allows to overlap simulation calculations with disk operations in order to speed up the simulation. An acceleration of up to 33% was achieved compared to the current implementation of project k-Wave, which resulted, among other things, also to reduce cost of the simulation.

This thesis deals with an effective solution of the parallel I/O of the k-Wave tool, which is designed for time domain acoustic and ultrasound simulations. k-Wave is a supercomputer application, it runs on a Lustre file system and it requires to be implemented with MPI and stores the data in suitable data format (HDF5). I designed three methods of optimization which fits k-Wave's needs. It uses accumulation and redistribution techniques. In comparison with the native write, every optimization method led to better write speed, up to 13.6GB/s. It is possible to use these methods to optimize every data distributed application with the write speed issue.