2020 Fiscal Year Research-status Report
Study on highly robust distributed control of interconnection network by static/dynamic approach
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20K11726
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| Research Institution | Utsunomiya University |
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Principal Investigator |
横田 隆史 宇都宮大学, 工学部, 教授 (90334078)
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2020-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 相互結合網 / 並列計算機 / スケジューリング / 遺伝的アルゴリズム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現実の並列計算応用では、ランダムな通信パターンが継続的に行われる状況よりも、ある通信パターンに従った集合通信（collective communication)を１セットとして、それが複数回行われる状況を想定するほうが適当と考えられる。つまり、並列計算が進行していくとき、計算→集合通信→計算→集合通信→・・・の繰り返しがなされるものと想定するのが適当である。本課題では、さらに、計算の粒度が小さい状況、すなわち、計算に対する通信の比重が大きい状況を前提とした。今年度は、相互結合網上での通信の最適化を目指し、パケットの送出タイミングを静的に制御するスケジューリングおよび制御自由度の観点から、系統的に実験を伴いながら検討を進めた。その結果、以下の成果を得た。
（スロット・スケジューリング概念の考案）集合通信１セットを単位とする通信制御の概念をまとめた。集合通信では、１セットの通信のあいだ相互結合網の内部状態が刻々と変わる（同じ状態が続いて突然終了するわけではない）。こうした挙動をうまく制御すれば通信を最適化できる可能性がある。本年度の研究実施内容の骨組みとなる考え方である。
（ルータの制御自由度の測定）通信パターンに対して、各ルータがパケットの制御のために選択可能な自由度を求めた。すべての自由度を用いれば相互結合網を進行する全てのパケットの詳細な制御が可能になるが、その最適解を求めるのは、探索空間の巨大さから現実的ではないと判断した。
（遺伝的アルゴリズムによる準最適解の探索）上記の自由度を絞ることで探索空間を現実的な大きさに抑えた。初期実験の結果、有望であることが分かった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本課題の柱のひとつである静的アプローチについて、初期的な検討を行った。スロットの間を一定時間空ける基礎実験から、複数の集合通信が行われる際の相互結合網の過渡的な内部挙動に関する知見を得ることができた。さらに、自由度を絞って遺伝的アルゴリズムを適用した基礎検討の結果から、通信時間をかなり削減できることが明らかになった。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度実施の遺伝的アルゴリズムによる手法では、まだ結果のバラツキが大きく、良好な解を安定して得るに至っていない。また満足できる解を得られるまでに相当数の試行が必要であり時間がかかる。次年度は、内部挙動の「見える化」を行うことで理解を深め、解法を突き詰めて行く。同時に、大規模最適化問題に関する知見を採り入れ、より良好な解を短時間で得られる手法の検討を進める。また、現段階では未着手であるロバスト性について、実験的な検討を開始する。
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| Causes of Carryover |
少額であるため物品や消耗品等の購入に充てることができなかった。
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