Efficient Implementation and Evaluation of a High-Performance Computing Environment Based on a Distributed Shared Memory Model

分散スーパーコンピューテイング環境(DSE)は,分散システム上に分散共有メモリモデルに基づく並列処理機能を実現するハイパフォーマンスコンピューティング環境である.DSEでは移植性を考慮して,既存OS(UNIX)には手を加えず,すべての処理をユーザレベルで実装する方針を採っている.しかし,ユーザレベルでの実装を行うが故に,DSEにおける並列処理は必ずUNIXカーネルを介して行われる大きなオーバヘッドを伴い,効率良い並列処理を妨げていた.本稿では,分散共有メモリモデルに基づく並列処理に伴う細かな粒度の通信にも対応可能なハイパフォーマンスコンピューティング環境の実現を目標に,ユーザレベルで実装する際の通信処理を改善する高性能実装法を提示する.具体的には,通信処理における入出力関数の呼び出しに着目し,従来は別々の UNIXプロセスで実現していたDESのカーネルと対応プロセスの処理を1つのUNIXプロセス内で行うことによる通信処理の改善について説明する.また,並列処理プリミティブや並列アプリケーションを用いて,提示した高性能実装法の性能評価を行い,その有効性を確認した.そして,DSEの性能をさらに向上させるには,プロトコル処理などのネットワーク通信処理の高速化が重要であることが明らかにした. The Distributed Supercomputing Environment (DSE) provide a high-performance computing environment based on a distributed shared memory model. Our concept stipulates that all DSE prosessing shall be implemented at user-level. However, this implementation at user-level impedes the speed-up gained by parallel processing. This is because the DES parallel processing is performed via the UNIX kernel which incurs a large overhead. This paper describe the implementation of a high-performance computing environment to execute small grain communication in parallel processing based on distributed shared memory model. In particular, we explain with emphasis on the imput/output function calls in communication processing, and the efficient implementation method to improve the communication processing of DSE kernel and application process which were merged into one UNIX process in the present DSE. We estimate the efficiency of our implementation and confirm its effectivity by running both the primitives and some applications. Consequently, we verified the importance of speeding up the network communication processing, such as protocol processing, to further improve the DSE performance