光サーキットネットワークの補助的利用によるHPCアプリケーション性能向上

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  • ヒカリ サーキットネットワーク ノ ホジョテキ リヨウ ニ ヨル HPC アプリケーション セイノウ コウジョウ
  • HPC Application Performance Improvement by a Supplemental Optical Circuit Switching Network

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抄録

多数のノードからなる大規模 HPC システムでは，全ノードを高バンド幅で全対全接続するネットワークは金銭コストや電力消費の問題で実現困難である．我々は低バイセクションバンド幅電気パケット （EPS） ネットワークと高バンド幅光サーキット （OCS） ネットワークからなるネットワーク環境と，その環境での通信手法を提案する．この環境では，各ノードは単一リンクで EPS ネットワークに接続され，一部のノードは OCS ネットワークへも単一リンクで接続される．アプリケーションの通信パターンを考慮して，異なる EPS スイッチに属する OCS ネットワークに接続されたノード間に光回線を割り当て，さらに他ノードからのメッセージを中継させることで，EPS ネットワーク上流で起こりうる混雑を回避する．シミュレーションによる評価の結果，全ノードの半数を OCS ネットワークに接続することで，高いバイセクションバンド幅を要求するアプリケーションでの性能向上，特に全対全通信においては Fat Tree EPS ネットワークと同程度の性能を示すことを確認した．

For large scale HPC systems which consist of many nodes, it will be unfeasible to construct a fully-connected network with high bisection bandwidth due to cost and power consumption, etc. We propose a hybrid network that is composed of an electronic packet switching (EPS) network with low bisection bandwidth and a high bandwidth supplemental optical circuit switching (OCS) network, and communication method on the network. In this network, each node connects to the EPS network with one link and partial nodes also do to the OCS network with another one link. We assign optical pathways to node pairs that are connected to the OCS network and are not in the same EPS switch by considering application's communication pattern. We avoid contentions on the EPS upstream network by letting these nodes relay messages from other nodes. By conducting simulations, we confirmed that our approach can improve the performance of applications which require high bisection bandwidth by connecting only half of nodes to the OCS network. Moreover, performance of all-to-all communication on our system was almost the same as that on fat tree EPS only network.

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