2016 Fiscal Year Research-status Report
機動的並列処理方式を実現するための基盤技術の研究開発
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15K00068
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| Research Institution | Utsunomiya University |
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Principal Investigator |
大津 金光 宇都宮大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00292574)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 並列処理 / モバイルコンピュータ / 自動最適化 / 自動並列化 / 自動負荷分散 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は研究計画に従い，以下の３課題の解決を図りながら，利用者がどこにいても利用可能な即時的で利便性の高い並列処理環境を実現する「機動的並列処理方式」の研究開発を行った．
課題1:モバイルコンピュータ分野向けのプロセッサのための高性能バイナリ変換技術の開発を行った．今年度は，最適化コンパイラのオープンソースフレームワークである LLVMをベースにして，モバイル分野の事実上の標準であるARMプロセッサの機械命令プログラムを入力として，LLVMの内部中間表現に変換するフロントエンド部の開発を行った．これにより，LLVMの最適化/並列化処理機能を用いて，モバイルコンピュータ上で動作するプログラムを機械語レベルで直接的に最適化/並列化が可能となる．
課題2:ノード数の動的な変動に対応した最適な負荷分散技術の開発を行った．チェックポイント/リスタートソフトウェアであるDMTCPをベースとして，定期的な並列プロセスのチェックポイント処理と，クラスタシステムのノード構成が変更された際のプロセス再配置と並列実行のリスタート機能を実現し，ノード構成の変更の自動検知とその後の最適なプロセス配置とリスタート処理の自動化を検討し，実装に着手した．
課題3:高速低遅延なチェックポインティング技術の開発を行った．今年度は，ノード間でのチェックポイントデータの転送を効率化するためのデータの圧縮転送手法の開発を進め，圧縮アルゴリズムと圧縮レベルの自動調整方式に関する基礎データを得た．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
今年度はモバイル向けプロセッサの機械語プログラムを LLVMの中間表現に変換する処理の実装を進め，機械語プログラムを入力としてLLVMにより最適化された機械語プログラムコードを生成するまでの工程を実現し，NPB(NAS Parallel Benchmarks)などを使用して動作検証を行う予定であった．これに対して，本年度はモバイルコンピュータの事実上の標準となったARM機械命令プログラムコードをLLVMの内部中間表現に変換するフロントエンドの開発を継続して行ったが，任意の実用的プログラムコードを入力とする段階には至っていない．
また，今年度は各ノードの処理性能および容量に応じて最適なプロセス配置を実現する機能の実装を行う予定であった．これに対して，自動的に現在の各ノードの処理性能および容量に関する情報を収集し，それに基づいてプロセス配置を変更する機能の検討を行い，実装に着手したが，まだ動作確認には至っていない．
さらに，今年度はDMTCPのチェックポイントデータをノード間で転送する際の転送効率を向上するために，圧縮アルゴリズムと圧縮レベルを自動調整する方式を開発する予定であった．これに対して，圧縮データ転送方式自体は動作検証ができたが，差分チェックポインティングとの組み合わせた動作検証および評価を行えていない．
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度(平成28年度)に得られた成果を基にして，引き続き以下の３課題解決のための研究を行なうとともに，それらを統合して「機動的並列処理方式」を実現するためのソフトウェアシステムの研究開発を行う．
課題1:本年度行ったARMプロセッサの機械命令プログラムを入力として，LLVMの内部中間表現に変換するフロントエンド部の開発を継続して進め，ARM機械語プログラムコードから変換生成した中間表現を経由して，LLVMによってプログラムの並列化・最適化を行うとともに，任意の命令セットのバイナリコードの生成するまでの工程を実現する．また，NPB(NAS Parallel Benchmarks)などを使用して動作検証を行う．
課題2:本年度開発を行った，並列プロセス群を任意のノードに対してプロセス単位で委譲する機能を基盤として，各ノードの処理性能および容量に応じて自動的に最適なプロセス配置を実現する機能の実装を行う．また，NPBなどを使用して並列実行途中でノード数を変更し，最適な並列実行が実現されることを確認する．
課題3:本年度得た基礎データに基づいて，チェックポインティングソフトウェアであるDMTPが備えている差分チェックポインティングおよびチェックポイントデータの圧縮機能をベースに，プロセス委譲に必要なネットワーク経由でのチェックポイントデータの転送サイズの削減することで転送にかかる時間の短縮を図る．
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