マルチコアPCクラスタ向けAll-to-all通信アルゴリズムの提案と評価

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  • マルチコア PC クラスタ ムケ All-to-all ツウシン アルゴリズム ノ テイアン ト ヒョウカ
  • A Proposal and Evaluation of All-to-all Algorithm for Multi-core PC Cluster Systems

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本稿では，マルチコアPCクラスタ上でのAll-to-all通信性能の最適化について述べる．既存のAll-to-all通信アルゴリズム（Ringアルゴリズム）を使用してマルチコアPCクラスタでAll-to-all通信を行うと，シングルコア使用時と比較して実効通信バンド幅が低下する．All-to-all通信中の詳細な挙動調査を実施した結果，その原因がネットワークスイッチ内で発生するHead-of-line（HoL）ブロッキングであることが明らかとなった．このHoLブロッキング発生を回避する2-Level Ringアルゴリズムを提案する．24台のIAサーバを1台のInfinBandスイッチで接続したマルチコアPCクラスタ上で性能を評価した結果，2-Level RingアルゴリズムでAll-to-all通信中の実効通信バンド幅は最大24%向上することが分かった．さらに，NPB FTとISの処理性能は最大7%向上することを確認した．

In order to realize high network bandwidth during all-to-all communication on multi-core PC cluster system, an existing all-to-all algorithm (ring algorithm) is not optimum, even inadequate. According to our study, it is highly possible that using ring algorithm on multi-core PC cluster system causes Head-of-line (HoL) blocking in network switch. We propose 2-level ring algorithm that can reduce the chance of HoL blocking significantly. The experimental results show that 2-level ring algorithm realizes higher network bandwidth compared to ring algorithm by 24% at maximum and improves the performance of NPB FT and IS by 7% at maximum.

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