2014 Fiscal Year Research-status Report
OpenFlow結合網での高速MPI通信に向けたフロー制御命令列ジェネレータ
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26330145
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
伊達 進 大阪大学, サイバーメディアセンター, 准教授 (20346175)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | MPI / SDN |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、MPIプログラムの特性とSDN (Software Defined Networking)のネットワークプログラム性を連動させ、MPIプログラムを高速に実行する並列分散計算実行環境を実現する。具体的には、OpenFlow結合網を有する計算クラスタ上で、MPI通信によって発生するネットワークフロー系列をOpenFlowコントローラでプログラム制御することで、MPI通信、特に集合通信に要する時間の縮減を目的とする。初年度となる平成26年度は、関連研究及び関連技術の調査から開始し、後半期頃より「課題1. MPI通信系列・特性に基づくフロー制御アルゴリズムの設計・実装」を目的とした研究にシフトしていくことを計画した。本計画に基づき、平成26年度は下記を行なった。
(a)関連研究・技術調査：本ステップでは、それ以降に行なう(b)フロー制御アルゴリズムの設計・実装、および(c) フロー制御命令列の記述方法、及び、フロー制御命令列生成機能の設計・実装を視野に入れた、SDN技術、MPI通信の高速化技法、InfiniBandなどのインターコネクト技術に関する関連研究についての文献調査を推進した。さらに、Trema, POXなどのOpenFlowコントローラ開発フレームワーク、SDN開発用言語を調査した。また、本ステップでは、小規模なクラスタ環境を構築し、関連研究の研究成果を実際に配備、利用することにより、それらが実際に安定的に利用できるかどうかについての調査も実施した。
(b)フロー制御アルゴリズムの設計・実装
本ステップでは、MPIのデバグ支援機能であるプロファイリング機能を活用したMPI通信系列・特性抽出手法の検討を行なった。
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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
本年度は、以下の２つのステップを研究計画に定め、研究を実施した。
(a)関連研究・技術調査
(b)フロー制御アルゴリズムの設計・実装
その結果、(a)は予定通り完了済みである。(b)については本年度および次年度で実施する計画であったが、当初予定通り、本年度実施予定としていた、MPIのデバグ支援機能であるプロファイリング機能を活用したMPI通信系列・特性抽出手法の検討、および、フロー制御アルゴリズムの検討は完了しており、(b)の残課題は次年度に完了する予定である。このことから、本年度の達成度は、当初予定通りであり、順調に進捗していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度以降は、本年度から継続となる「課題１.フロー制御アルゴリズムの設計・実装」に取り組み、後半期から「課題2. フロー制御命令列の記述方法、および、フロー制御命令列生成機能の設計・実装」へ移行する。さらに最終年度となる平成28年度は、後半期より「課題3. 実環境での性能評価と有用性検証」へと移行する。この間、下記の(c)、(d)のステップを推進する。
(c)フロー制御命令列の記述方法、フロー制御命令列生成機能の設計・実装：ステップ(b)で開発するフロー制御アルゴリズムの生成するデータ配送ツリーおよび配送手順の記述方法について設計する。その後、フロー制御アルゴリズムが出力するデータ配送ツリーおよび配送手順を設計した記述方法に従ってフロー制御命令列として生成する機能を設計・実装する。
(d)実環境での性能評価と有用性検証 ：OpenFlow網をインターコネクトとする実際のクラスタシステム(28ノード:12cpu/ノード)に、Oracle Grid Engineなどのスケジューリングシステム、前ステップまでに開発したフロー制御命令列ジェネレータおよびOpenFlowコントローラを配備し、Intel MPI Benchmarkや、実際の科学計算で利用されているMPIプログラムを利用して、MPI_Alltoall、 MPI_Reduce、MPI_Bcast等の集合通信の性能評価を行う。
本研究計画に基づき、引き続き研究を推進する。
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| Causes of Carryover |
当初予定していた技術調査/開発用ノートPCおよび関連消耗品の購入について、既存のPCを代用することにより、研究経費の節減が可能となった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度は、初年度の成果報告、調査研究に関連した旅費が当初予定よりも増となることを想定している。また、よりよい研究成果導出のために、当初予定よりも評価実験環境を拡充することを計画している。
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