ネットワーク並列性記述のためのディレクティブ処理系OpenMNの実現

• 研究課題/領域番号: 16K12419
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 情報ネットワーク
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 下條 真司 大阪大学, サイバーメディアセンター, 教授 (00187478)
• 研究分担者: 伊達 進 大阪大学, サイバーメディアセンター, 准教授 (20346175)
• 連携研究者: 木戸 善之 大阪大学, サイバーメディアセンター, 講師 (70506310)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: ネットワークアーキテクチャ / SDN / 並列計算 / ネットワーク制御

研究成果の概要

本研究では、OpenFlow相互結合網で構成したクラスタシステムを対象とし，Message Passing Interface (MPI)のプログラミングモデルを想定したプロセス間通信に対して，分散並列システムを構成するネットワーク資源に対する並列処理を指定したプログラミングを可能とするネットワークディレクティブ(network directive)処理系OpenMN(Open Multi-Networking)の提案・実装を行なった。特に、集団通信でのコミュニケータ分割時のネットワーク並列処理に着目し、OpenFlow制御を行うことで、効率的なコミュニケータ分割をおこなう手法を提案した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

高性能計算機システムを構成する相互結合網は、低遅延・広帯域なネットワーク性能が求められる。一般的に、今日の相互結合網はハードウェア的な制御を行われる。そのため、高性能計算機システムの規模が大きくなると、そのコストは大きくなる。本研究では、相互結合網のソフトウェアでのトラフィック制御を行うことで、効率的な高性能計算の実現を目指した挑戦的研究である。本研究での成果は、いまだ実用にむけて改善の余地があるが、挑戦的なアプローチそのものに学術的意義がある。

研究成果

• [雑誌論文] UnisonFlow: A Software-Defined Coordination Mechanism for Message-Passing Communication and Computation (2018)
  • 著者名/発表者名: Keichi Takahashi, Susumu Date, Dashdavaa Khureltulga, Yoshiyuki Kido, Hiroaki Yamanaka, Eiji Kawai, Shinji Shimojo
  • 雑誌名: IEEE Access 巻: 印刷中 ページ: 23372-23382
  • DOI: 10.1109/access.2018.2829532
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] PRAGMA-ENT: An International SDN Testbed for a Cyberinfrastructure in the Pacific Rim (2016)
  • 著者名/発表者名: Kohei Ichikawa, Pongsakorn U-chupala, Che Huang, Chawanat Nakasan, Te-Lung Liu, Jo-Yu Chang, Li-Chi Ku, Whey-Fone Tsai, Jason Haga, Hiroaki Yamanaka, Eiji Kawai, Yoshiyuki Kido, Susumu Date, Shinji Shimojo, Philip Papadopoulos, Mauricio Tsugawa, Matthew Collins, Kyuho Jeong, Renato Figueiredo, Jose Fortes
  • 雑誌名: Concurrency And Computation: Practice And Experience, Wiley InterScience 巻: - 号: 13 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1002/cpe.4138
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] SDN-accelerated HPC Infrastructure for Scientific Research (2016)
  • 著者名/発表者名: Susumu Date, Hirotake Abe, Dashdavaa Khureltulga, Keichi Takahashi, Yoshiyuki Kido, Yasuhiro Watashiba, Pongsakorn U-chupala, Kohei Ichikawa, Hiroaki Yamanaka, Eiji Kawai, Shinji Shimojo
  • 雑誌名: International Journal of Information Technology 巻: 22 ページ: 1-30
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] A Traffic Simulator with Intra-node Parallelism for Designing High-performance Interconnects (2018)
  • 著者名/発表者名: Yohei Takigawa, Keichi Takahashi, Susumu Date, Yoshiyuki Kido, Shinji Shimojo
  • 学会等名: The 2018 International Conference on High Performance Computing & Simulation (HPCS 2018)
  • 国際学会
• [学会発表] OpenMN：ネットワーク指向型ディレクティブを用いたMPIコミュニケータ分割機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 木戸善之, 片岡祐介, 伊達進, 下條真司
  • 学会等名: 日本ソフトウェア科学会 第16回ディペンダブルシステムワークショップ
• [学会発表] Evaluation of SDN-based Conflict Avoidance between Data Staging and Inter-Process Communication (2017)
  • 著者名/発表者名: Arata Endo, Ryoichi Jingai, Susumu Date, Yoshiyuki Kido, Shinji Shimojo
  • 学会等名: The 2017 International Conference on High Performance Computing & Simulation (HPCS 2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Adaptive Network Resource Reallocation for Hot-spot Avoidance on SDN-based Cluster System (2016)
  • 著者名/発表者名: Masaharu Shimizu, Yasuhiro Watashiba, Susumu Date, Shinji Shimojo
  • 学会等名: NetCloud 2016 workshop, 8th IEEE International Conference on Cloud Computing Technology and Science (CloudCom2016)
  • 発表場所: Parc Alvisse Hotel (ルクセンブルグ大公国)
  • 年月日: 2016-12-12
  • 国際学会
• [学会発表] Network Access Control Towards Fully-controlled Cloud Infrastructure (2016)
  • 著者名/発表者名: Takuya Yamada, Keichi Takahashi, Masaya Muraki, Susumu Date, Shinji Shimojo
  • 学会等名: 8th IEEE International Conference on Cloud Computing Technology and Science (CloudCom2016)
  • 発表場所: Parc Alvisse Hotel (ルクセンブルグ大公国)
  • 年月日: 2016-12-12
  • 国際学会
• [学会発表] A Proposal of On-demand Staging leveraging Job Management System and Software Defined Networking (2016)
  • 著者名/発表者名: Susumu Date, Takashi Yoshikawa, Yasuhiro Watashiba, Yoshiyuki Kido, Shinji Shimojo
  • 学会等名: Workshop on Sustained Simulation Performance (WSSP)
  • 発表場所: シュツットガルト大学(シュツットガルト市・ドイツ)
  • 年月日: 2016-12-05
  • 国際学会