並列入出力機構を用いたPCクラスタによる高性能ファイルサーバの研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14580360
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 朴 泰祐 筑波大学, 電子・情報工学系(計算物理学研究センター), 助教授 (90209346)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石川 裕 東京大学, 大学院・情報理工学系研究科, 助教授 (70345122) ; 高橋 大介 筑波大学, 電子・情報工学系(計算物理学研究センター), 講師 (00292714) ; 佐藤 三久 筑波大学, 電子・情報工学系(計算物理学研究センター), 教授 (60333481)
• Keywords: 並列入出力 / PCクラスタ / ネットワークトランキング / イーサネット / ファイルシステム

Research Abstract

平成15年度の研究においては、4ノードからなる実験PCクラスタにおいて、ノード当たり4ポートのFast Ethernet及び2ポートのGigabitEthernetを設置し、ネットワークリンクのトランクによるバンド幅向上の特性評価を中心に、この上でのアプリケーションベンチマーキング及び並列ファイルシステムの実装に関する検討を行った。
性能評価の結果、近年ハイパフォーマンスコンピューティング向けに用いられる最も典型的なPCクラスタである、IntelPentium Xeon dual CPU SMPという構成において、我々が開発した並列入出力機構によってFastEthernet 4本を用いた場合、ピーク性能の90%以上、GigabitEthernetを用いた場合、ピーク性能の70%以上が、基本入出力性能としてそれぞれ得られることが確認された。また、現在の高性能サーバ向けディスクのピークバンド幅が100MB/sを超えている現状と対比し、特にGigabitEthernetのトランク結合による並列入出力方式がPCクラスタを用いたファイルサーバの性能的要件として重要であることを確認した。
また、本並列入出力機構が、PCクラスタによるファイルサーバだけでなく、一般的な並列通信システムとしても有効であることを確認した。例として、複数の並列処理システムを並列入出力機構により結合し、単一アプリケーションを短時間で実行可能であることを示した。
本研究の結論として、バンド幅が最も重要視されるハイパフォーマンスコンピューティング分野において、並列入出力機構は高い並列処理性能に見合うディスク等の入出力性能を提供するための有効手段であることが確認され、PVFS等の並列クラスタ向けディスクシステムへの適用によりシステム各部のバンド幅バランスを最適化するための有効手法であることが確認された。

Research Products

• [Publications] S.Miura, 他: "RI2N - Interconnection network system for clusters with wide-bandwidth and fault-tolerancy based on multiple links"Proceedings of International Symposium on High Performance Computing 2004 (ISHPC-V), LNCS-2858. 342-351 (2003)
• [Publications] 三浦信一, 他: "高バンド幅/耐故障性を持つクラスタ向けネットワークRI2Nの性能評価"情報処理学会研究報告:ハイパフォーマンスコンピューティング. 2003-HPC-95. 55-60 (2003)