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【スパコン】富士通研究所、筑波大とPCクラスタシステム向けの高速通信ソフトを開発

1 :アナルァイザφ ★:2006/10/23(月) 19:02:13 ID:???
世界初!イーサネットを束ねて高性能クラスタ通信を実現
〜筑波大学のスーパーコンピュータPACS−CS向けに通信ソフトウェアを開発〜

 株式会社富士通研究所(注1)は、国立大学法人筑波大学(以下、筑波大学)
計算科学研究センター(注2)と共同で、PCクラスタシステム(注3)向けの
高速通信ソフトウェアを開発しました。

 安価な汎用のギガビットイーサネットを複数本束ね、ソフトウェアのみで
毎秒1.4ギガバイトという専用ネットワーク並みの高い通信性能を達成しました。
また、本技術は、筑波大学の2,560ノードからなる超並列クラスタ型スーパーコンピュータ
PACS−CSに搭載され、高いアプリケーション実行効率を達成しました。

■ 開発の背景
 大規模なPCクラスタシステムにおいては、一般には多くの計算機間を接続する
ネットワークに専用ネットワーク(クラスタインターコネクト)を使います。
しかし、この専用ネットワークは高価で、システムのコストアップにつながってしまいます。

 これに対して、筑波大学計算科学研究センターでは、汎用の安価な
ギガビットイーサネットを複数束ねたネットワークを持つ
超並列クラスタシステムPACS−CSを開発しました(図)。富士通研究所は、これまでの
PCクラスタ技術の実用化経験を生かして、PACS−CS向けに
通信ソフトウェアライブラリ(ソフトウェア部品)を共同開発しました。

■ 課題
 一般に、イーサネット上ではインターネットの基本的なプロトコルであるTCP/IPが使われますが、
TCP/IPの複雑な処理と、オペレーティングシステムにおけるデータのコピー処理に時間がかかり、
複数のギガビットイーサネットを束ねても高い通信性能が得られませんでした。

■ 開発した技術
 汎用のイーサネットを束ねて高い通信性能を達成するために、まずPACS−CSの通信ソフトウェア
SCore(注4)上で、専用ネットワークでも採用されている
ゼロコピー通信技術(注5)を実現しました。一般に通常のクラスタシステムではこの機能を
専用のハードウェアで実現していますが、今回開発した通信ソフトウェアライブラリは、これを
ソフトウェア技術のみで実現しています。

 また、Linuxのカーネル(基本部分)処理を徹底的に分析することで、処理量の少ない
軽量な独自の通信プロトコルを開発しました。本プロトコルはTCP/IPとは異なり、
複数のイーサネットからのメッセージ処理が競合しません。これらの結果、
従来に比べ一桁小さな処理時間での通信処理が可能となりました。

■ 効果
 従来ギガビットイーサネットを束ねても 2本分の毎秒250メガバイトの通信性能が限界でしたが、
PACS−CSではギガビットイーサネット6本を束ねて双方向で
毎秒1.4ギガバイト(転送効率 93%)の性能を達成しました。これは、
専用ネットワークInfiniBand 4x SDRを超える実効転送性能です。

 この通信機構を用いたPACS−CSシステムは、スーパーコンピュータの標準的なベンチマークソフトである
Linpackで10.35テラフロップス(注6)の実効性能を達成し、2006年6月の
スーパーコンピュータTop500(注7)世界ランキングで34番目に高速なシステムとして認定されました。

■ 今後
 今後は、PACS−CS上でさらなるアプリケーション性能を高めることに協力すると共に、
PACS−CSシステムの安定稼働に協力していきます。また、本技術は一般の
PCクラスタ、ならびに10Gbitイーサネットなど次世代ネットワークに対してもそのまま適用可能です。
実際に10Gbitイーサネットに適用した結果、2枚で毎秒2ギガバイト以上の通信性能を確認しています、
今後、本技術を一般PCクラスタ利用へ展開するとともに、次世代ネットワークにも応用していく予定です。

以上

http://release.nikkei.co.jp/detail.cfm?relID=144096&lindID=1

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