BOSTON Viridis ARMサーバークラスター製品へのAllinea DDT/MAP対応と次世代機の性能について
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1コアあたり0.5Wの超低消費電力クラスター製品であるBOSTON社のVridisに，並列プログラムのデバッガおよびプロファイラとして評価の高いAllinea DDT/MAPが正式対応しました。また、間もなく登場する次世代機に搭載されるARM SoCの Cortex A15 がもたらす性能についても予告します。
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BOSTON Viridis ARMサーバークラスター製品へのAllinea DDT/MAP対応と次世代機の性能について
- 3. 電⼒力力消費の激しいプロセッサー • サーバの電⼒力力消費・冷冷却の問題の核⼼心は、そのプロセッサーの多くが x86アーキテクチャーを採⽤用していることにあります。 – Xeon E5-2600シリーズのTDPは平均95W、最⾼高モデルはピーク時150W – プロセッサーは世代を重ねるごとに新機能を搭載しかつ⾼高性能化し、消 費電⼒力力を増⼤大させていきます。 – しかしMicrosoftやMcKinseyなどの様々な研究によると、⼤大部分のサーバー CPUは平常時においてその性能の10%程度度しか機能していません。 – 多数のIT企業は仮想化がこの問題を解決し得るとの提案を⾏行行っています。 • BOSTONはこのような、エネルギー効率率率の悪いx86プロセッサーの ⼀一部の能⼒力力を⽤用いる仮想化よりも、個々のアプリケーションを最も 効率率率的に動作させるよう特化した個々のサーバーを展開することを 考えるべきだと提案しました。そこでは以下の新技術が必要となり ます。 – x86アーキテクチャーとは異異なるプロセッサーアーキテクチャー – 個々のアプリケーションを最⼤大の効率率率で動作させるサーバー設計
- 4. x86に代わるアーキテクチャー • BOSTONはARM社を技術パートナーに選択しました。 – RISCプロセッサー市場のリーダー – スマートフォン・タブレット・メディアプレイヤー・デジタルカメラ・ GPSナビ・ゲームコンソールなどに採⽤用され、幅広く知れ渡っている – ARMvプロセッサーアーキテクチャーは⾮非常に低消費電⼒力力・低発熱で、 BOSTONの提案する新サーバープラットフォームに適しています。 • この事実は既に、限られた電池で駆動し冷冷却機構を持つことができない携帯 端末での幅広い採⽤用により実証されています。
- 5. Calxeda -‐‑‒ テキサス州オースティンにある新しいシリコンデザインハウス • サーバー向け特化 System on a Chip を開発 – EnergyCore ECX-‐‑‒1000 • TSMCにより40nmプロセスで製造，1.1GHz〜～1.4GHzのクロックで動作 EnergyCoreTM Management Engine システム・電⼒力力・ファブリック の最適化・管理理機構 IPMI・DCMI準拠 I/Oコントローラ SATA 3Gb/s×5ch PCIe gen2 (x4 + x2 + x1)×4 eMMC/MMC/SD controller 10GbE controller ×3 プロセッサ複合体 Cortex A9 4コア 広帯域メモリコントローラ EnergyCoreTM Fabric Switch ノード間遅延200ns以下 トポロジーは透過的 OSは2ポートのNICを認識識最大消費電力 5W アイドル時消費電力 0.5W以下 (4GB DRAM搭載時) Calxeda EnergyCore SoC
- 8. Calxeda EnergyCore ソフトウェアサポート Calxedaは⾃自⾝身による最適化を⾏行行った Ubuntu および Fedora の ディストリビューションを提供している(Calxeda PPA)。 また，Linaro – オープンソースエコシステムをARM SoCに適⽤用す るための⾮非利利益団体にCalxedaも参加している。
- 9. BOSTON Viridis • Boston Viridis – 電⼒力力効率率率に⾮非常に優れたサーバーの誕⽣生 – Calxeda EnergyCore プロセッサーを採⽤用 • 1枚のサーバーモジュールに4基のEnergyCoreプロセッサを搭載 • 2Uサイズのサーバー筐体に48基のEnergyCoreプロセッサを集約 – 192コア – 各EnergyCore SoCには4GBまでのDRAMを接続可能 • x86プロセッサと⽐比較すると⼩小規模だが… • 各々のSoCが低レイテンシーの10GbEで 相互接続していることにより、たとえば Webアプリケーションとデータベース サーバーとストレージサーバーなどの ように互いに連携し負荷分散して 並列列的に動作させることができる。 • ⼀一つのプロセッサーが莫⼤大な DRAMの上で複数のコアに様々 なアプリケーションを動作させる x86アーキテクチャーと⽐比較して、 資源を効率率率的に活⽤用できる。
- 10. BOSTON Viridis がもたらすメリット • 各 EnergyCore SoC と搭載DRAMの消費電⼒力力は、⾼高負荷時 5W アイドル時 0.5W 以下です。 – Xeon E3-1220L の TDP 20W と⽐比較しても4分の1 – しかも、EnergyCore は 10GbE と I/O を含んでいます • データセンターの接地⾯面積を⼤大幅に削減します。 – 2Uシャーシに48基の EnergyCore ノードを搭載したとき… – 36ノードのデュアルプロセッサー搭載x86サーバーと同等の演算性能と ⾒見見積もられます。 • James Hamilton の TCO ツールを⽤用いたCalxedaの試算によると、消費電⼒力力 の削減と接地⾯面積の削減により、EnergyCore 採⽤用インフラストラクチャー の採⽤用によりデータセンターのTCOを半分に削減できるとされます。
- 11. 12 本の x86 ラック 電力消費を 80% 削減 TCOを50% 削減 1 本の Viridis ラック Calxedaベースのサーバーラック 720基のCalxeda SoCプロセッサ 11,520GB RAM x86ベースのサーバー 960基の2.4GHz Quad-Core CPU 7,680GB RAM 13,700W 72,200W 同等の性能
- 12. Viridis展開例例 Linuxサーバーファームアプライアンス • Ubuntu / Fedora 両ディストリビューションに対応 • 事前に設定されたプロファイル に従って，数百台のサーバーを ⾃自動的に展開 • NASからのPXE bootをサポート • アプリケーション例例 – LAMPスタック • Linux • Apache • MySQL • PHP/Perl/Python – 通信ログ収集サーバー – Web展開スタック – 数値演算ノード
- 13. Viridis展開例例 OpenStackクラウドアプライアンス • OpenStackによるクラウド アプライアンス – クラウド環境構築のためのオー プンソースのソフトウェア環境 です • webインターフェイスのダッ シュボードにより管理理できます – 管理理者権限によるコントロール – ユーザーへの資源割り当て • 計算資源・ストレージ・ ネットワークリソースを 制御できます
- 14. 14 Allinea DDT&MAP 並列列プログラム開発⽀支援ツール BOSTON Viridis に対応 • allineaの開発支援ツールがARMサーバクラスタに対応 • DDT – 並列プログラム対応デバッグ環境 • MAP - 並列プログラム対応プロファイラ • David Power – BOSTON HPCセンタートップ 「これによりViridisのお客様はHPCプログラムの移植・デバッグ・最適化のための強力な力を 得ることになります。広く普及した、HPCコミュニティにて非常に評判が高いツールであり、 HPC業界においてもっとも強力な並列化対応デバッガおよびプロファイラをViridis ARMサー バにもたらし、x86環境からの移行への障害が解消します。」 • David Lecomber – Allinea Software COO 「我々にとっても低消費電力化は現在取り組んでいるとても大きな挑戦です。鋭い開発者は プロセッサの差異がアプリケーションにもたらす良い影響を発見することができます。ARMプ ラットフォームへの対応により、効率的なソフトウェア開発を追求するソフトウェア開発者が用 いるべき最適なツールと、それによる柔軟な開発アプローチを提供します。」 • Viridisご購入時に商用版がプレインストールされた状態でご提供が可能です。 • エルザはAllineaのリセラーパートナーとして、製品と技術サポートを提供します。
- 16. 16 Allinea MAP 新しいタイプのプロファイラ BOSTON Viridis 対応 • 使い方は簡単 • コンパイル時に-gオプションを付け、mapコマンドでMPIプログラムを起動 • 動作完了時，MAPはソースコード中最も時間のかかったラインを表示。 • 演算による場合は緑、通信による場合は青で表示 • さらにプログラムの次の要素を調査 • メモリ使用量，浮動小数点演算，MPI利用状況，SIMD命令実行率，メモリ操作に かかる時間，繰り返し処理の解析，多数のランクに及ぶプロセス・スレッドそれぞれに 注目するためのGUIを提供
- 17. ARM Cortex Aシリーズ ロードマップ (A5以降降) 17
- 18. Calxeda ARM サーバー SoC ロードマップ
- 19. ARM Cortex A9 → A15 機能向上 19 機能 Cortex A9 Cortex A15 向上点 コア ARMv7-‐‑‒A ARMv7-‐‑‒A 動作クロックが最⾼高時 1.4GHzから2.5GHzに FPU VFPv3 VFPv4 積和演算・半精度度の追加 2.5 DMIPS/MHz/コア → 3.5〜～4 DMIPS/MHz/コア GPU NEON NEON (+Mali) 仮想化⽀支援 -‐‑‒-‐‑‒-‐‑‒ VE アドレス空間 32bit 40bit LPAEにより メモリバス AMBA3 64bit幅 AMBA4 64/128bit幅
- 20. Cortex A15サンプル性能評価 FFTE v5.0 ‒ N=64, 1D Complex FFT A15 サンプルモデル A9 1.4GHz A9
- 21. PhoronixによるCortex A15性能評価 x.264 v2011-12-06 encoding A9 A15 サンプルモデル A9 1.4GHz
- 22. PhoronixによるCortex A15性能評価 C-Ray v1.1 total time 詳細 - http://openbenchmarking.org/result/1211304-RA-1211119SU93 A15 サンプルモデル A9 1.4GHz A9
- 23. ご⽤用命は… • エルザジャパンにお問い合わせください。 – BOSTON製品の⽇日本国内のVARです。 – 技術部 (担当:鈴鈴⽊木) – Tel. (03) 5765-7391 – E-mail: hpc@elsa-jp.co.jp – URL: http://www.elsa-jp.co.jp • プレゼンテーション、デモ、および検証作業のご協⼒力力に 伺います。 – ターゲットアプリケーション、評価の規模などをあらかじめ教え ていただければ、BOSTONと連携し、最適な構成を⽤用意して検 証いただけるようセットアップします。 – 技術的質問・改修のご要望など、BOSTONとのやりとりはすべ てエルザジャパンにてご対応いたします。 – 継続的な技術アップデートを提供します。
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