MYX: MUST Korrektheitsanalyse für YML- und XMP-Programme

• Antragsteller: Professor Dr. Matthias S. Müller
• Fachliche Zuordnung: Softwaretechnik und Programmiersprachen
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 279334242

Exascale verlangt die Parallelisierung auf mehreren Ebenen. Somit müssen verschiedene Paradigmen eingesetzt werden, um die unterschiedlichen Ausprägungen von Parallelität auszunutzen. Das Paradigma FP3C unterstützt dies und adressiert dabei Post-Petascale-Systeme. Benutzer sind in der Lage die Parallelität auf einer hohen Abstraktionsebene in der YML Workflow-Sprache auszudrücken sowie mit XcalableMP parallelisierte Softwarekomponenten einzusetzen.XcalableMP (XMP) verbindet Produktivität mir hoher Performance und ist eine Direktiven-basierte PGAS Sprache, unterstützt von Japans PC Cluster Konsortium und dort der Hauptforschungsgegenstand für Post-Petascale Programmiermodelle. XMP bietet sowohl ein globales als auch ein lokales Datenmodell - ersteres adressiert die Parallelität in einem Knoten und letzteres das PGAS-Modell. XMP verwendet MPI als zugrunde liegende Implementierung.In YML wird die YvetteML Workflow-Sprache eingesetzt um die Parallelität einer Anwendung auf sehr hohem Abstraktionsniveau auszudrücken. YML beinhaltet einen Compiler um die YvetteML-Notation in XMP-parallele Programme zu übersetzen und einen Echtzeit-Scheduler zur Ausführung der Programme. YML versteckt somit die Details der Kommunikation vor dem Programmierer, insbesondere in der Kopplung komplexer Anwendungen.Laufzeitbasierte Fehlererkennung ist der praktikabelste Ansatz zur Korrektheitsanalyse. Das Korrektheitsanalysewerkzeug MUST kann derzeit eine Vielzahl von Problemen in MPI, OpenMP und hybrid-parallelen Programmen erkennen.Als Gesamtziel wird dieses Projekts die Programmierung zukünftiger Exascale-System durch eine Erhöhung der Programmierproduktivität erleichtern. Dazu werden wir die Anwendung skalierbarer Korrektheitsanalysemethoden auf die Paradigmen YML, XMP sowie ausgewählter MPI-Funktionen (z.B. der einseitigen Kommunikation) untersuchen. Diese Aktivitäten beinhalten die Untersuchung, wie Programmiersprachen und Parallelisierungsparadigmen erweitert werden können um die Validität und Skalierbarkeit der automatischen Korrektheitsanalyse zu erweitern. Insgesamt beantworten wir damit die offenen Forschungsfragestellungen: welche Eigenschaften einer Sprache oder eines Parallelisierungsparadigmas sind notwendig um effektive automatische Korrektheitsanalyse zu ermöglichen und möglichst Programmierfehler direkt zu vermeiden, und weiter, wie können bestehende Spezifikationen und APIs um die passende Semantik erweitert werden um ein Korrektheitsanalysewerkzeug zu unterstützen. Die Unterstützung von Korrektheitsanalysen für XMP wird die Produktivität der Exascale-Programmierung deutlich erhöhen.Das Projekt setzt eine 10-jährige französisch-japanische Zusammenarbeit fort und fügt die skalierbare Korrektheitsanalyse vom deutschen Partner als neue Komponente hinzu. Aus dem Projekt werden gemeinsame Forschungsarbeiten, Veröffentlichungen und Software hervorgehen und damit die Grundsteine für zukünftige Forschungsarbeiten legen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1648: Software für Exascale Computing
• Internationaler Bezug: Frankreich, Japan
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency; Japan Science and Technology Agency; JST
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professor Dr. Taisuke Boku; Professorin Nahid Emad, Ph.D.; Dr. Hitoshi Murai; Professor Serge Petiton, Ph.D.