細粒度動的負荷分散機構を備えたネットワーク・スーパーコンピューティング環境の構築

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12558027
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 富田 眞治 京都大学, 情報学研究科, 教授 (40026323)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中島 康彦 京都大学, 経済学研究科, 助教授 (00314170) ; 森 眞一郎 京都大学, 情報学研究科, 助教授 (20243058) ; 北村 俊明 京都大学, 総合情報メディアセンター, 助教授 (10324683) ; 津邑 公暁 京都大学, 経済学研究科, 助手 (00335233) ; 五島 正裕 京都大学, 情報学研究科, 助手 (90283639)
• Keywords: 負荷分散 / 計算機クラスタ / ネットワーク・コンピュータ / 分散共有メモリ / 分散オペレーティングシステム / キャッシュ / メモリ管理 / 光LAN

Research Abstract

我々は,複数の独立した計算機が必要に応じて群(コロニー)を形成し,それらがあたかも単一の計算機であるかのようなシングルシステムイメージを提供することで従来のSMPシステムの操作性に匹敵する計算機環境を実現するコンピュータ・コロニーの研究を行っている.
平成13年度の主な研究成果は以下の通りである.
(1)コンピュータ・コロニーの実装と性能評価
プロトタイプ環境として,SPARC版LINUXオペレーティングシステムを搭載した2台のワークステーションに独自開発の専用ネットワークインタフェースカードを接続した簡易共有メモリ環境を構築し,その性能評価を行った.専用カードをユーザレベルで利用可能とするためのドライバ開発ならびに,Linuxカーネルの修正を行った.ネットワークカードが提供する共有メモリへのアクセス時間の評価を行った結果,細粒度のローカルメモリアクセスに関して,ユーザレベルの直接アクセスはシステムコールを介した場合に比べて,約8倍の高速化が得られることがわかった.また,リモートメモリアクセスの平均レイテンシは,Readアクセスで2.7マイクロ秒,Writeアクセスで2.3マイクロ秒となり,プロトタイプシステムとしては満足な性能が得られた.
(2)高信頼ネットワークプロトコルの開発
H12年度の研究結果からプロトタイプハードウェア環境の光接続部において高いデータ誤り率が発生していることが分かっていたが,解析の結果,単体でのループバック試験に関しては全く問題がおこらず,複数台構成のシステムにおいてはじめて問題が発生することが分かった.しかし,根本的な原因の解析には最新の測定器等が必要であり予算ならびに研究期間の問題から,原因の解析は保留し,この物理層レイアでの問題を上位レイアのプロトコルで回避して,高いエラー率の下でも通信品質を確保するプロトコルを開発した.また,これを我々のシステムに実装した.その結果,上位レイアでのエラー発生率を1/5に軽減し,かつエラーフリーのReadならびにWriteアクセスを,それぞれ3.7ならびに4.1マイクロ秒(平均)で実現できることがわかった.

Research Products

• [Publications] 小西将人: "超並列計算機JUMP-1における分散共有メモリ管理"情報処理学会論文誌. 42・4. 674-682 (2001)
• [Publications] Damien Le Moal: "Priority Enhanced Stride Scheduling"Proc. Int'l Conf. on High Performance Computing in Asia Pacific Region. (On-line). (2001)
• [Publications] 額田匡則: "超並列計算機JUMP-1のマルチキャスト機構による性能向上"電子情報通信学会技術研究報告. CPSY2001・49. 37-44 (2001)
• [Publications] 小西将人: "超並列計算機JUMP-1の性能評価"情報処理学会研究報告. 2001-ARC-144. 189-194 (2001)