Xeon 80CPUコアでのAmber9高速・高スループット処理PCクラスタ

はじめに

お客様は大学の研究者の方で生物物理学の研究をされており、PCクラスタを用いてAMBER9などによるシミュレーションを利用されています。すでに研究室には多数のPCクラスタが導入され利用されていますが、さらに計算の高スループット化が必要となり、新たなシステム増強プランを構想されていました。

当初の計画はCore 2 Duo パソコンによる
AMBER9用CPUファーム構築でした

計算のスループットを優先するため、お客様が最初に考えられていた計画は、市販のCore 2 Duoを搭載のスリムタイプのPCを沢山導入し、マシン毎にAMBER9を2CPU並列実行させるCPUファームを研究室で独自構築されるというプランでした。

AMBER9並列の高スループット環境
市販のCore 2 DuoスリムPCを可能な限り多数購入
クラスタ構築は研究室で実施
ノード内2並列計算のみ (ネットワーク並列はあきらめる)
各マシンをスタンドアロン化で利用し耐障害性を高める
(メモリがnon-ECCなのが課題)
ジョブ投入はコマンドをスクリプト化し自動投入

これまでPCクラスタが必要とされていたAMBER9計算を、高性能化したマルチコアぬCPUを搭載したスタンドアロン機でも高速処理できることに着眼され、スループットの最大化を追求された構成です。AMBER9専用の高スループット機として非常に優れコストパフォーマンスも高いシステムです。

弊社ご提案はQuad-Core Xeon 2CPU 8コア機による
AMBER9クラスタ (スループットと並列性能の両立)

お客様の構想は堅実かつコストパフォーマンスが最高なため、弊社がXeon 2way機でクラスタをご提案しても値打ちが無いと思っていました。しかし念のために、「同程度の予算で良い提案ができたのなら検討をお願いします」とお伝えし、Xeon 2way機ベースのクラスタシステムの設計と積算を行いました。提案の特徴を下記にまとめます。

お客様の目的 (AMBER9の演算速度と高スループット) を達成
Core 2 Duo CPUファームに負けないコア数を納入 (10node 20CPU 80コア)
Xeon 2CPU 8コア機の採用し最大8並列計算を実現 (高速計算の実現)
適切なAMBER9システムインテグレーションの実施
AMBER9のIntel-MPIによる高速並列化ビルド
Intel-MPIを含む最新の開発環境を採用
高速かつ堅牢なストレージの搭載 (500GB x2、バックアップ)
信頼のECCメモリを採用
Xeon 2CPU 8コア機によるノード集約、消費電力節約、設置スペース節約
オンサイトセットアップによる迅速な稼動
３年間の当日/翌営業日のオンサイト保守の提供

提案したシステム構成

【ハードウェア】
HPC-ProServer DPr490 (10node 20CPU 80コア)
CPU: Quad-Core Xeon 3.0GHz 2CPU 8コア /node
Memory: 8GB /node
HDD: 500GB (500GB x2、バックアップ) /node
開発環境: Intel Compile、Intel-MPI
設定: 各マシンの適切な設定
その他: ネットワークスイッチ、ワイヤーラック
サポート: ３年間の当日/翌営業日オンサイト保守サービス
【AMBER9システムインテグレーション】
OSセットアップ
ネットワークセットアップ
開発環境セットアップ
アプリケーションセットアップ (並列)
オンサイト設置

受注

上記のようなシステムをご提案したところ、「Quad-Core Xeon 3.0GHz 2CPU 8コア機を10台に、AMBER9システムインテグレーションを含めて納入し、3年間の当日オンサイト保守と部品保証や技術支援が付属しているならば良い提案です」と評価してくださいました。

納入したAMBER9システムの特長

システムは写真のようにワイヤーラックに8台をコンパクトに搭載しました。なお、2台は別室に設置しています。設置作業はオンサイトで行いました。

スループットと速度のバランスは最高

計算速度は8コアの採用により、高速なノード内の8並列計算が実現できます。ネットワーク並列を行わないため通信ロスが少なくスループットは最高です。コストパフォーマンスにも優れた構成です。10node 80コアを活かし、4並列20ジョブ処理から、8並列10ジョブ処理まで自在な組み合わせで実現できます。

高品質なアプリケーションビルド

ノード内並列性能の達成には、優れた開発環境の選択が大切です。そこでIntel CompilerとIntel MPIを採用し、並列性能の高いアプリケーション・ビルドを行いました。

内蔵ストレージ

各ノードには500GBのディスクが２台搭載されており、１台をマスターとして１台をバックアップとして運用し、定期バックアップが行われます。そのため専用のバックアップサーバは搭載しません。

ソフトウェア環境の同期

アプリケーションはマスターノードに置き、各ノードにNFSマウントすることで共通の実行モジュールを利用するようにしています。

ユーザの管理

ユーザ管理はスクリプトを作成し、マスター機の更新内容を各マシンに反映するような構成になっています。

短納期で稼動

システムは短納期で納入し、オンサイトでのシステム構築とテスト運転を行い、すぐに安定稼動状態に入りました。

安定稼動を継続

安定した高品質のハードウェアのご提供と、実績のあるシステムインテグレーションでの構築により、システムは継続した安定稼動を実現しています。この安定稼動も高スループットには大切なことです。

３年間のオンサイト保守

高スループットにはアフターケアの充実も大切です。このシステムには３年間のオンサイト保守が付き、安心して利用していただけます。

さいごに

お客様のご要望は、

高スループット
高速処理
高いコストパフォーマンス

の３項目の同時実現です。今回のシステムでは、お客様との綿密な打ち合わせにより、このご要望を満たすことができました。また、当初にお客様が考えられていた多数のスリムPCを用いての2コアによる処理系よりも、Xeonワークステーションを用いた8コアの処理系がシステムとしての完成度も高いです。この点も、お客様にも喜んで使っていただけると思います。

Xeon 2way 10node 20CPU 80コアでのAMBER9高速・高スループット処理システム