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2022 Fiscal Year Annual Research Report

次世代ストレージアーキテクチャの研究

Research Project

Project/Area Number 22H00509
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

建部 修見  筑波大学, 計算科学研究センター, 教授 (70357432)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 大辻 弘貴  富士通株式会社(富士通研究所), その他部局等, 研究員 (10870016)
Project Period (FY) 2022-04-01 – 2027-03-31
Keywordsストレージシステム / 並列I/O / 高性能システム
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、スーパコンピュータシステムにおける重要課題となっているストレージ性能問題を解決するため、不揮発性メモリを活用した新しいストレージシステムのアーキテクチャの研究を行うものである。2022年度においては、不揮発性メモリを有効活用するためのデータ構造の検討を行った。不揮発性メモリはバイトレベルでアクセス可能であるが、アクセス性能を向上させるためにはある程度のアクセス粒度が求められる。連続して書込み可能なログ構造化形式にして、離れた範囲に対し並列アクセスすることにより最適なアクセスが可能となった。また、利用のしやすさという観点からキーバリューストアとして不揮発性メモリを用いることも考えられる。その場合、性能が若干落ちることとなるが、バリューサイズを大きくすることにより十分な性能となることが分かった。これらの評価をもとにストレージシステムの設計を行い、プロトタイプ実装を行った。評価は不揮発性メモリを搭載した4ノードの小規模システムとNVMe SSDを搭載した78ノードの中規模システムを用い、既存システムに比べ高い性能であることが分かった。結果は国際会議で発表した。また、計算科学アプリケーションについてのI/Oアクセスパターンの調査を実施した。高水準I/Oライブラリを用いる場合、同一ファイルの中にファイル自体の情報を表すメタデータ部分と配列データ部分があり、それぞれアクセスパターンが異なることが分かった。今後、これらの調査結果をストレージシステムの設計に活用していく。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

不揮発性メモリの性能特性を生かしたストレージシステムの設計が予定より早く進み、プロトタイプ実装による論文発表を行うことができたため。

Strategy for Future Research Activity

今後は高水準I/Oライブラリによる最適化とストレージシステムのさらなる高性能化のための研究を進めていく。そのために筑波大学で2023年度より運用が開始されるPegasusスーパーコンピュータを用いる。

  • Research Products

    (12 results)

All 2023 2022

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Caching Support for CHFS Node-local Persistent Memory File System2022

    • Author(s)
      Tatebe Osamu、Ohtsuji Hiroki
    • Journal Title

      Proceedings of 3rd Workshop on Extreme-Scale Storage and Analysis (ESSA 2022)

      Volume: - Pages: pp.1103-1110

    • DOI

      10.1109/IPDPSW55747.2022.00182

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Scalable Data Parallel Distributed Training for Graph Neural Networks2022

    • Author(s)
      Koyama Sohei、Tatebe Osamu
    • Journal Title

      Proceedings of Workshop on AI for Datacenter Optimization (ADOPT'22)

      Volume: - Pages: pp.699-707

    • DOI

      10.1109/IPDPSW55747.2022.00121

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cygnus - World First Multihybrid Accelerated Cluster with GPU and FPGA Coupling2022

    • Author(s)
      Boku Taisuke、Fujita Norihisa、Kobayashi Ryohei、Tatebe Osamu
    • Journal Title

      Proceedings of 2nd International Workshop on Deployment and Use of Accelerators (DUAC)

      Volume: - Pages: pp.1-8

    • DOI

      10.1145/3547276.3548629

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Persistent Memory Supercomputer Pegasus for Data-driven and AI-driven Science2023

    • Author(s)
      Osamu Tatebe
    • Organizer
      IXPUG Workshop at HPC Asia 2023
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Caching Support for CHFS Node-local Persistent Memory File System2022

    • Author(s)
      Tatebe Osamu、Ohtsuji Hiroki
    • Organizer
      3rd Workshop on Extreme-Scale Storage and Analysis (ESSA 2022)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Scalable Data Parallel Distributed Training for Graph Neural Networks2022

    • Author(s)
      Koyama Sohei、Tatebe Osamu
    • Organizer
      Workshop on AI for Datacenter Optimization (ADOPT'22)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Cygnus - World First Multihybrid Accelerated Cluster with GPU and FPGA Coupling2022

    • Author(s)
      Boku Taisuke、Fujita Norihisa、Kobayashi Ryohei、Tatebe Osamu
    • Organizer
      2nd International Workshop on Deployment and Use of Accelerators (DUAC)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 不揮発性メモリを用いた分散オブジェクトストレージの設計2022

    • Author(s)
      巨畠 和樹,建部 修見
    • Organizer
      第184回情報処理学会ハイパフォーマンスコンピューティング研究発表会
  • [Presentation] HPC環境を想定した探索的データ解析におけるノードローカルストレージの利用の検討2022

    • Author(s)
      巨畠 和樹,小山 創平,平賀 弘平,建部 修見
    • Organizer
      第185回情報処理学会ハイパフォーマンスコンピューティング研究発表会
  • [Presentation] CHFSアドホック並列分散ファイルシステムのアクセス性能の評価2022

    • Author(s)
      建部 修見
    • Organizer
      第185回情報処理学会ハイパフォーマンスコンピューティング研究発表会
  • [Presentation] MPI-IO/CHFS:ノードローカル不揮発性メモリを活用するアドホック分散ファイルシステムのためのMPI-IOの設計2022

    • Author(s)
      平賀 弘平,建部 修見
    • Organizer
      第185回情報処理学会ハイパフォーマンスコンピューティング研究発表会
  • [Presentation] 分散キャッシュファイルシステムの設計と実装2022

    • Author(s)
      笠井 大暉,建部 修見
    • Organizer
      第186回情報処理学会ハイパフォーマンスコンピューティング研究発表会

URL: 

Published: 2024-12-25  

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