On certain CPUs part of the Intel Xeon Scalable CPU family, the level three (L3) cache is shared among the CPU cores residing on the same CPU socket. This has benefits in that a larger and more scalable cache space is available to the CPU cores. However, when the L3 cache is shared between CPU cores and thereby by the applications running there, the applications can affect the performance of each other if some of them have high L3 cache usage. This can be particularly problematic if an application is over-utilizing the L3 cache and effectively evicting the data of other applications, which are more prioritized, from the L3 cache. Such applications are called L3 cache noisy neighbors. The experiments in this thesis study the effect L3 cache noisy neighbors have on other, more prioritized, applications and if Intel Cache Allocation Technology (CAT) can be used to limit the performance impact the noisy neighbors have. Intel CAT provides functionality to control the amount of L3 cache allocated to a CPU core and by allocating less L3 cache to a noisy neighbor it no longer shares as much L3 cache with the prioritized applications and thus the prioritized applications can again utilize more of the L3 cache and regain their performance. The research question of this thesis is to investigate in what cases Intel CAT can provide advantages and where it is a disadvantage to use it by studying its use for three commonly used applications; bzip2, Redis, and Graph500. All the three applications were significantly impacted when running simultaneously with a noisy neighbor and for the Redis application there was a decrease of 49.2% in the number of ’GET’ requests per second that the Redis server could handle and an 18.2% decrease for ’SET’ requests. For the bzip2 and Graph500 applications, there was a 14.7% and 28.1% increase in execution time respectively. Intel CAT was successfully used to limit the impact of the noisy neighbor on the three applications. For the Redis application, the number of requests per second increased by 8.6% for the ’GET’ operation and by 4.2% for the ’SET’ operation. For the bzip2 and Graph500 applications, there was a 5.8% and 12.0% decrease in execution time respectively. Moreover, the thesis studies the scenario when only prioritized applications are running and if their performance can be increased by isolating the L3 cache for each one of them so that they cannot cause L3 cache evictions for each other. The use case of Intel CAT in such a scenario is not as clear as when mitigating the impact of a noisy neighbor but some performance benefits can be observed when running multiple Redis instances on the same machine and isolating some of the L3 cache available to them. / För vissa processorer som tillhör familjen Intel Xeon Scalable är den tredje nivåns cache (L3-cache) delad mellan CPU-kärnorna som befinner sig på samma CPU-sockel. Detta har fördelen att ett större och mer skalbart cacheutrymme blir tillgängligt för CPU-kärnorna. Att L3-cache är delat mellan kärnorna innebär däremot att applikationerna som kör där kan påverka varandras prestanda om någon av dem överutnyttjar L3-cache. När en applikation överutnyttjar L3-cache leder det till att data från andra applikationer, som kan vara mer prioriterade, inte längre får plats i cachen. Sådana applikationer kallas för ”L3-cache noisy neigbors”. Experimenten i denna studie undersöker effekterna av L3-cache noisy neigbors på mer prioriterade applikationer och om Intel Cache Allocation Technology (CAT) kan användas för att begränsa den påverkan som L3-cache noisy neigbors har. Intel CAT har funktionalitet för att kontrollera mängden L3-cache som allokeras till en CPU-kärna och genom att allokera mindre L3-cache till en noisy neigbor så delar den inte lika mycket L3-cache med de prioriterade applikationerna och därmed kan de prioriterade applikationerna återfå sin prestanda. Frågeställningen för denna studie är att undersöka i vilka användningsområden Intel CAT har fördelar och när det är en nackdel att använda det genom att studera dess användning för tre välanvända applikationer, bzip2, Redis och Graph500. Prestandan för alla av dessa tre applikationer blev tydligt påverkad när de kördes samtidigt som en noisy neigbor och Intel CAT kunde användas för att minska den påverkan. För Redis ökade antalet frågor som hanterades av Redis med 8.6% för GET-operationer och 4.2% för SET-operationer. För bzip2 och Graph500 observerades en minskning i exekveringstid på 5.8% och 12.0% respektive. Denna uppsats undersöker även scenariot där bara prioriterade applikationer körs och om deras prestanda kan ökas genom att isolera L3-cache för var och en av dem så att de inte tar plats från varandra i L3-cachen. När Intel CAT användes i ett sådant scenario är fördelarna inte lika tydliga som när påverkan av en noisy neighbor begränsades men en viss förbättring i prestanda går att observera när flera Redisservrar körs på samma maskin och en del av L3-cachen isoleras till var och en av dem.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-306728 |
| Date | January 2021 |
| Creators | Ihre Sherif, Alan |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2021:748 |
Page generated in 0.0031 seconds