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

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26330145
• Research Institution: Osaka University
• 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)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: MPI / SDN

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。平成28年度は、前年度から継続となる「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」に取り組み、後半期から「課題3. 実環境での性能評価と有用性検証」へと移行していくことを計画した。本研究計画に基づき、平成28年度は下記を行った。
(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
本ステップでは、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した。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・実装した。
(d)実環境での性能評価と有用性検証
本ステップでは、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コントローラを利用し、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った。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

以下の4ステップを本年度までの研究計画に定め、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、(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、(d)実環境での性能評価と有用性検証
その結果、(a)(b)(c)は予定通り完了済みである。(d)については、当初予定していた評価については完了しているが、研究成果をより実用的かつ有用的な成果にするために実施した改良、機能拡張部分の評価を次年度に延長している。

Strategy for Future Research Activity

次年度は、本年度実施した「課題3. 実環境での性能評価と有用性検証」における、(d)実環境での性能評価と有用性検証の大幅な追加評価を行う。また、構想段階で本年度予定していた論文誌への投稿、国際会議論文発表に注力する。

Causes of Carryover

本年度、本研究成果をより実用的かつ有用的な成果にするために、本研究の成果であるフロー制御ジェネレータのさらなる改良、機能拡張を実施した。このため、本年度計画の実環境の性能評価と有用性検証に対して大幅な追加評価を次年度に延長したいため。また、研究代表者の多忙要因もあるが、構想当初に予定していた論文誌の投稿期日が大幅に延期となったこともあり、本年度計画していた論文投稿、学会発表を次年度に延長したいため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

追加評価実験のための打ち合わせ旅費、国際会議および国内会議を通じた成果発表旅費、追加評価実施のための消耗品、学会登録費、英文校正等での利用を予定している。

Research Products

• [Journal Article] SDN-accelerated HPC Infrastructure for Scientific Research (2016)
  • Author(s): Susumu Date, Hirotake Abe, Dashdavaa Khureltulga, Keichi Takahashi, Yoshiyuki Kido, Yasuhiro Watashiba, Pongsakorn U-chupala, Kohei Ichikawa, Hiroaki Yamanaka, Eiji Kawai, Shinji Shimojo
  • Journal Title: International Journal of Information Technology Volume: 22 Pages: 1-30
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] MPI通信パターンに基づくSDN制御を高速化するカーネルモジュールの試作と評価 (2016)
  • Author(s): 高橋慧智，Khureltulga Dashdavaa，木戸善之，伊達進，下條真司
  • Organizer: 情報処理学会システムソフトウェアとオペレーティング・システム（OS）研究会
  • Place of Presentation: ホテルモントレ沖縄(沖縄・恩納村)
  • Year and Date: 2016-05-30 – 2016-05-31
• [Remarks] Runtime inter-process communication protocol
  • URL: http://ds-server.ais.cmc.osaka-u.ac.jp/interproc-com/