柔構造型クラスタ環境を実現するための共有メモリ機構に関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14780231
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 大西 淑雅 九州工業大学, 情報科学センター, 講師 (50213806)
• Keywords: FPGA / ハードウエアDSM / クラスタコンピュータ / PCI / 柔構造性 / 通信機能付メモリ / 大規模分散システム / 大規模並列計算

Research Abstract

本研究では、クラスタ環境の高性能化を実現するために、クラスタコンピュータに適したハードウェアDSM(分散共有メモリ)に関する研究を行っている。このハードウェアDSMを提供するDSMボードは、一般的なバスインターフェースに搭載可能なDSMボードであり、次世代バスインターフェースの規格を考慮して開発を進めてきた。高性能な共有メモリ機構をDSMボード上に組み込むことが容易に実現できるため、FPGAの特徴を活かした「柔構造性」についても研究を進めてきた。
平成14年度に機能設計を行ったDSMボード(PCI版)の動作確認を、平成15年度も引き続き行いつつ、高性能FPGAデバイス(Virtex-II Pro)によるDSMボードの設計も検討した。その結果、通信インターフェース部分に関しては、Virtex-II Proによる動作確認を実施した。なお、「柔構造性」に関しては、タスクのノード配置や通信最適化、動的・静的に行うスケジューリングなどについて検討し研究成果を公表した。
また、利用者が望むクラスタ構成と機能を自由に変更するための「情報」を取り出す仕組みを、大規模な分散システム(ディスクレスLinux端末)をベースに検討した。この分散システムは、柔構造型クラスタ環境のモデルとなるように設計開発した大規模分散システムである。分散システム上のメモリやCPUといった資源情報を、この分散システム上で収集し、分散システムの構築と運用という形でその結果を公表した。
なお、柔構造型クラスタ環境の「柔構造」に関しては、アプリケーションレベルからの検討を行ってきたが、モデル的な調査や検討がさらに必要であることが判明した。本研究を実施することで、FPGAを利用したDSMボードを試作し、「柔構造性」に関して様々な角度から検討することができた。つまり、柔構造型クラスタ環境の実現に向けた共有メモリ機能の基礎的な成果をあげることができた。

Research Products

• [Publications] 大西淑雅: "ライフサイクルに基づく教育用計算機システムの構築と運用"情報処理学会論文誌. 45・1. 33-45 (2004)
• [Publications] 立川 純: "タスク並列処理を用いたソフトウェア分散共有メモリの提案"情報処理学会研究報告. HPC-94. 13-18 (2003)
• [Publications] 立川 純: "性能ヘテロクラスタにおけるタスク並列処理フレームワークの提案"先進的計算基盤システムシンポジウム講演論文集. 2003. 193-194 (2003)
• [Publications] 立川 純: "タスク移動による通信最適化を目指したソフトウェア分散共有メモリの設計と実装"情報処理学会研究報告. HPC-96. 91-96 (2003)