MVAPICH2와 GPUDirect RDMA를 활용한 클러스터 기반 슈퍼컴퓨팅의 최적화

MVAPICH2와 GPUDirect RDMA를 활용한 클러스터 기반 슈퍼컴퓨팅의 최적화

목차

1. 서문
2. 클러스터 기반의 슈퍼컴퓨팅 시스템
   • 클러스터의 인기
   • 인파니밴드와 MVAP 2X 소프트웨어
3. MVAP 1.9 및 MVAP 2X 1.9 소프트웨어의 주요 기능
   • MPI3 기능 지원
   • 인트라 노드 통신 지원
   • 스케일 아웃 체크포인트 재시작 지원
   • 확장성 있는 멀티캐스트 지원
   • 라이브러리 튜닝과 빌드 시스템 개선
   • MPI와 PGAS의 하이브리드 프로그래밍 모델 지원
4. MVAP H2의 성능 향상
   • 작은 메세지와 대용량 메세지에 대한 지연 시간
   • MVAP H2와 하이브리드 통신의 성능 비교
   • 인트라 노드 통신 메커니즘 개선
5. 비차단 모아모아 통신의 성능 향상
   • 비차단 컬렉티브 통신의 이점
   • HPL 벤치마크와 AWP ODC를 통한 성능 개선
6. 스몰 메세지 대역폭 향상을 위한 최적화
   • GPU 간 통신 성능 개선
   • 멀티 GPU 노드에서의 성능 개선
7. GPU Direct RDMA를 활용한 성능 향상
   • GPU Direct RDMA 소개
   • MVAP H2와 GPU Direct RDMA의 혼합 설계
   • 성능 개선 결과
8. 결론

서문

안녕하세요! 본 글에서는 클러스터 기반의 슈퍼컴퓨팅 시스템에서 효율적인 통신을 위한 MVAP H2와 GPU Direct RDMA에 대해 설명드리겠습니다. 클러스터는 슈퍼컴퓨팅 분야에서 많은 인기를 얻으며, 강력한 성능과 확장성을 제공합니다. 그러나 클러스터에서의 효율적인 통신은 많은 도전 과제를 야기시키며 최적화가 필요합니다. MVAP H2는 인파니밴드와 MVAP 2X 소프트웨어와 함께 제공되어 클러스터의 통신 성능을 향상시킵니다. 또한, 최신 기술인 GPU Direct RDMA를 활용하여 GPU 간의 통신 성능을 극대화합니다. 이 글에서는 MVAP H2와 GPU Direct RDMA의 기능과 성능 향상 결과에 대해 자세히 알아보겠습니다. 시작해보겠습니다.

클러스터 기반의 슈퍼컴퓨팅 시스템

클러스터의 인기

클러스터는 지난 10년간 슈퍼컴퓨팅 시스템에서 큰 인기를 얻었습니다. 이를 증명하는 것으로, 상위 500개의 슈퍼컴퓨팅 시스템 중 약 80%가 클러스터로 이루어져 있다는 사실을 들 수 있습니다. 그 중에서도 InfiniBand가 많은 점유율을 차지하며, 인피니밴드와 MVAP 2X 소프트웨어는 클러스터에서 널리 사용되는 MPI 라이브러리입니다. 특히 하이브리드 프로그래밍 모델인 OpenSHMEM과의 호환성을 제공하여 다양한 슈퍼컴퓨팅 시스템에서 사용됩니다.

인파니밴드와 MVAP 2X 소프트웨어

인파니밴드는 많은 클러스터에서 사용되는 고성능 네트워크입니다. MVAP 2X는 인파니밴드와 호환되는 매우 인기 있는 MPI 라이브러리로, MVAP H2라고도 불립니다. MVAP H2는 최신 MPI3 기능을 지원하며, 인트라 노드 통신, 스케일 아웃 체크포인트 재시작, 확장성 있는 멀티캐스트 등 다양한 기능을 제공합니다. 또한, 라이브러리 튜닝과 빌드 시스템 개선을 통해 사용자들의 요구에 맞춰진 솔루션을 제공하고 있습니다.

MVAP 1.9 및 MVAP 2X 1.9 소프트웨어의 주요 기능

MVAP 1.9와 MVAP 2X 1.9는 이전 버전과 비교하여 다양한 주요 기능과 개선 사항을 제공합니다.

MPI3 기능 지원

MVAP 1.9와 MVAP 2X 1.9는 MPI3의 모든 기능을 지원합니다. 이를 통해 사용자들은 더욱 효율적이고 유연한 통신을 할 수 있게 되었습니다. 특히, 인트라 노드 통신을 위한 크로스 메모리 어태치드 통신 기능을 제공하여 커널 기반의 데이터 복사를 지원합니다.

인트라 노드 통신 지원

MVAP H2 1.9부터는 인트라 노드 통신을 위한 기능이 추가되었습니다. 이를 통해 멀티코어 시스템에서의 통신 성능을 향상시켰으며, 최신 인텔 샌디브리지 시스템에서의 성능 개선을 확인할 수 있습니다.

스케일 아웃 체크포인트 재시작 지원

MVAP H2는 로렌스 리버모어 국립 연구소에서 개발한 스케일 아웃 체크포인트 재시작 라이브러리인 SCR을 지원합니다. SCR은 애플리케이션 가이드드 체크포인팅뿐만 아니라 애플리케이션 투명한 체크포인팅을 지원합니다. 이를 통해 효율적이고 안정적인 체크포인팅 및 재시작을 제공합니다.

확장성 있는 멀티캐스트 지원

MVAP H2는 확장성 있는 멀티캐스트를 지원하기 위해 UD 멀티캐스트 기능을 도입했습니다. 이를 통해 개선된 성능을 확인할 수 있으며, Stampede 슈퍼컴퓨팅 시스템에서 수행한 몇 가지 성능 측정 결과도 제공됩니다.

라이브러리 튜닝과 빌드 시스템 개선

MVAP H2는 라이브러리 튜닝 및 빌드 시스템을 향상시켰습니다. 병렬 빌드를 지원하므로 사용자들은 병렬로 빌드를 수행할 수 있습니다.

MPI와 PGAS의 하이브리드 프로그래밍 모델 지원

MVAP H2는 MPI와 PGAS의 하이브리드 프로그래밍 모델을 지원합니다. 이를 통해 사용자들은 다양한 프로그래밍 모델을 효과적으로 활용할 수 있으며, 성능을 극대화할 수 있습니다. 하이브리드 프로그래밍 모델의 성능 개선 사례와 관련 논문들도 소개됩니다.

MVAP H2의 성능 향상

MVAP H2는 다양한 방법으로 통신 성능을 향상시킵니다.

작은 메세지와 대용량 메세지에 대한 지연 시간

MVAP H2는 작은 메세지와 대용량 메세지 간의 지연 시간을 최소화하기 위한 최적화를 수행합니다. 작은 메세지의 경우 MVAP H2는 최상의 성능을 제공하며, 대용량 메세지의 경우에도 효과적인 성능을 보여줍니다. 성능 개선 사례와 관련된 몇 가지 수치를 제공합니다.

MVAP H2와 하이브리드 통신의 성능 비교

MVAP H2에서는 하이브리드 통신과 같은 고급 기술을 활용하여 성능을 극대화합니다. 비차단 컬렉티브 통신과 같은 기능을 통해 성능 향상을 실현할 수 있으며, 성능 개선 사례와 관련된 몇 가지 수치도 제공됩니다.

인트라 노드 통신 메커니즘 개선

MVAP H2는 인트라 노드 통신을 위한 메커니즘을 개선하였습니다. 클러스터 내의 멀티코어 시스템에서 더욱 효율적인 통신을 할 수 있으며, 최신 인텔 샌디브리지 시스템에 대한 개선 사례를 제공합니다.

비차단 모아모아 통신의 성능 향상

비차단 모아모아 통신을 통해 성능을 향상시킬 수 있습니다. 비차단 컬렉티브 통신은 다양한 애플리케이션에서 활용되며, MVAP H2를 통해 효율적인 성능을 얻을 수 있습니다. HPL 벤치마크와 AWP ODC 애플리케이션을 통해 성능 개선 사례를 확인할 수 있습니다.

스몰 메세지 대역폭 향상을 위한 최적화

스몰 메세지 대역폭을 향상시키기 위해 MVAP H2는 최적화 작업을 수행합니다. GPU 간 통신 성능을 개선하고, 멀티 GPU 노드에서의 성능 향상 사례를 제시합니다. 성능 향상에 대한 몇 가지 수치적 결과를 소개합니다.

GPU Direct RDMA를 활용한 성능 향상

MVAP H2는 최신 기술인 GPU Direct RDMA를 활용하여 성능을 향상시킵니다. GPU Direct RDMA는 GPU 장치 메모리로 데이터를 직접 읽고 쓸 수 있도록 해주는 기능이며, GPU 간의 통신 성능을 높여줍니다. MVAP H2는 GPU Direct RDMA의 저지연 경로를 효과적으로 활용하며, 기존의 파이프라인 기반 방식과 결합하여 최적의 성능을 제공합니다. GPU Direct RDMA를 통한 성능 개선 사례와 관련된 몇 가지 수치적 결과를 제시합니다.

결론

이 글에서는 MVAP H2 및 GPU Direct RDMA를 활용한 클러스터 기반 슈퍼컴퓨팅 시스템의 효율적인 통신에 대해 개괄적으로 살펴보았습니다. MVAP H2는 다양한 기능과 최신 기술을 결합하여 최상의 통신 성능을 제공합니다. GPU Direct RDMA를 통해 GPU 간의 통신 성능을 극대화할 수 있으며, 실제 애플리케이션에서도 높은 성능 향상을 확인할 수 있습니다. 끝으로 MVAP H2와 GPU Direct RDMA의 발전 가능성에 대해 생각해보고자 합니다.

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FAQ

Q: MVAP H2의 장점은 무엇인가요? A: MVAP H2는 클러스터 기반의 슈퍼컴퓨팅 시스템에서 효율적인 통신을 제공합니다. 최신 기능인 MPI3를 지원하며, 인트라 노드 통신, 멀티캐스트 등 다양한 기능을 포함하고 있습니다. 또한 GPU Direct RDMA를 활용하여 GPU 간의 통신 성능을 극대화할 수 있습니다.

Q: MVAP H2는 어떻게 성능을 개선하나요? A: MVAP H2는 작은 메세지와 대용량 메세지 간의 지연 시간을 최소화하기 위해 최적화 작업을 수행합니다. 비차단 모아모아 통신의 성능을 개선하고, 인트라 노드 통신 메커니즘을 개선하여 멀티코어 시스템에서의 성능을 향상시킵니다. GPU Direct RDMA를 활용하여 GPU 간의 통신 성능을 극대화합니다.

Q: MVAP H2의 사용법은 어떻게 되나요? A: MVAP H2는 기존의 MPI 라이브러리와 유사한 인터페이스를 제공합니다. 사용자들은 기존의 MPI 함수들을 그대로 사용할 수 있으며, 애플리케이션에 맞는 최적의 통신 설정을 선택할 수 있습니다. 자세한 사용법은 MVAP H2 공식 문서를 참고하시기 바랍니다.