| Project/Area Number |
20K19808
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 60090:High performance computing-related
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| Research Institution | Tohoku University (2021-2023)
Nara Institute of Science and Technology (2020) |
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Principal Investigator |
高橋 慧智 東北大学, サイバーサイエンスセンター, 助教 (40846408)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | ヘテロジニアスコンピューティング / In-situ可視化 / In-situワークフロー / 資源管理 / ワークフロー / オーケストレーション / 性能計測 / In-situ処理 / 負荷分散 / 並列分散計算 |
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| Outline of Research at the Start |
次世代のスーパコンピュータではストレージI/O性能の不足が深刻化するため，ストレージを介さず，シミュレーションや可視化アプリケーション間で直接データを授受するIn-situ処理が注目されている．In-situ処理のスループット最大化のためには，各アプリケーション間でスループットが均等になるよう計算資源を配分することが不可欠である．本研究では，In-situ処理において各アプリケーションへ計算資源を動的かつ自動的に配分するフレームワークを構築する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，これまでにNEC SX-Aurora TSUBASA (SX-AT) システムへ移植したIOミドルウェアAdaptable Input/Output System version 2 (ADIOS2) とIn-situワークフロー (3次元反応拡散系のシミュレーションとその結果を可視化・分析するアプリケーション群) を活用し，SX-ATシステム上でIn-situワークフローの性能分析とモデル化を実施した．SX-ATはスカラ処理に適したx86プロセッサとベクトル処理に適したベクトルプロセッサを搭載したヘテロジニアスなシステムである．
評価では，シミュレーションをスカラプロセッサとベクトルプロセッサのいずれかで実行した場合を比較した．また，ワークフローを構成するアプリ間の通信方法としてファイルを介する方法とメモリを介する方法を比較した．その結果，出力データのサイズが大きい場合には，シミュレーションをベクトルプロセッサで実行しメモリベースの通信を採用した場合が最もワークフローの実行時間が短いことが明らかになった．一方，出力データのサイズが小さい場合には，ADIOS2に由来するオーバーヘッドのためファイルベースの通信の方が実行時間が短かった．この結果から，ヘテロジニアスなシステムにおけるワークフローの資源割当では，プロセッサの種別やコア数に加えて，出力データのサイズも考慮する必要があることが明らかになった．さらに，3次元反応拡散系のシミュレーションに加えて，格子ボルツマン法に基づく流体力学シミュレーションを移植し，同様の結論が得られた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
最新の技術動向を反映して昨年度に想定環境をホモジニアスなシステムから異種のプロセッサを搭載したヘテロジニアスなシステムをへ変更したため，ヘテロジニアスなシステムであるSX-ATへのソフトウェアスタックの移植に時間を要し，当初の計画よりも進捗が遅延している．
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度明らかにしたSX-ATシステムにおけるIn-situワークフローの性能特性を考慮し，SX-ATシステムにおけるワークフロー再構成の実現に取り組む．提案フレームワークを完成をさせ，その有用性の評価と研究成果の取りまとめを行う．評価にあたっては，これまでにSX-ATへ移植した3次元反応拡散系アプリケーション，格子ボルツマン法アプリケーション，可視化アプリケーション，ならびにそれらをワークフローとして結合するADIOS2ミドルウェアを使用する．
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