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HPC-ProServer DPeR620
Sandy Bridge-EP Xeon E5-2600番台を2個搭載できる1Uラックサーバ
DDR3 1600MHz対応の4チャンネル・メモリにて51.2GB/sのメモリ帯域実現
32GBのメモリを24枚搭載でき最大768GBのメモリ容量を実現
8.0GT/sのQPIを2リンク実装できプロセッサ間通信速度64GB/sに到達
PCIe 3.0スロットを3基搭載、PCIe 3.0 x16スロットにも対応
最大10TBのディスクを内蔵可能 (10x 2.5" 1TB HDD)
オプションで2x 10GBASE-T NICを搭載可能
3年間のオンサイトサポートと技術サポートを実施
HPC ProServer DPeR620の概要
HPC ProServer DPeR620は最新のSandy Bridge-EP Xeon E5-2600系プロセッサを２基搭載できる1Uサイズのラック型サーバです。初めにこのサーバの主な特徴を挙げます。これらの特徴を活かしてHPC ProServer DPeR620によって優れたHPC環境を構築してください。
【高性能ハードウェア】
Sandy Bridge-EP Xeon E5-2600系プロセッサを２基搭載
２４基のメモリスロットを実装し768GBのメモリ容量を実現
４本のメモリチャンネルを実装し51GB/sのメモリ帯域を実現
PCIe Gen3に対応しx16スロットを搭載
10基の2.5インチディスク・ベイを実装し最大10TBのディスク容量を実現
RAID0による高速なスクラッチディスクを実装可
Dual 10GBASE-T NICに対応し高速通信を実現
高い電力性能比を持ちHPCの省エネ化を実現
外気冷却に対応し冷房用電力を節約
1Uサーバによる低重心クラスタの実現
【実践的システムインテグレーション】
実用限界まで安心して動作する完成度の高いシステム環境を提供
OS、開発環境、並列処理環境などを最適な組み合わせで提供
ファイルサーバ、管理サーバ、ネットワーク環境、ジョブ管理環境を併せて提供
主要アプリケーションのインストール・ビルドサービスを実施
【優良保守サポート】
高品質なハードウェアを採用して高い信頼性を達成
優れた管理ツールを搭載し、温度管理/電源管理/性能管理を実施
障害予兆検出、障害箇所の自動認識、HDDの予防交換、迅速なオンサイト保守との連携
HPCの専門技術者による高度な技術サポートの提供
Sandy Bridge-EP Xeon E5-2600系プロセッサの特徴
Sandy Bridge-EPの基本性能
Sandy Bridge-EP Xeon E5-2600系プロセッサの基本性能のレポートは、次のページ (SPEC CPU2006の結果を引用したプロセッサの評価) に掲載しています。 それを参考にしてください。ここでは、そのレポートを元にSandy Bridge-EPの性能を活かした利用方法を展開します。
プロセッサのメニーコア化が本格化
メニーコア・プロセッサは「CPU性能律速型アプリケーション」の並列処理に高い効果が認められています。この実績を受けて、プロセッサのメニーコア化は今後のHPC計算機の主流にり、開発に拍車がかかることは間違いありません。
一方で、メニーコア・プロセッサの性能を活かせない「メモリ性能律速型アプリケーション」もあることを認識しておく必要があります。メニーコア・プロセッサの開発でも、遮二無二にメニーコア化を目指すのではなく、もう少し間口の広い開発が進んでいます。
HPC計算機のシステムインテグレーションでは、これら２種類の傾向を持つアプリケーション群に対して最適なシステム設計が求められます。
メニーコアが効果的な「CPU性能律速型アプリケーション」の
システムインテグレーション
「CPU性能律速型アプリケーション」はCPU負荷が高いため、メモリボトルネックよりも先にCPUボトルネックが発生するアプリケーションのことです。プロセッサのメニーコア化が進むと「CPU性能律速型アプリケーション」は順調に性能を伸ばすそ期待されています。
しかしそのためには運用上の工夫が必要です。実は、SPEC CPU2006で確認されているマルチコア性能は平行処理だけです。そしてアプリケーションの並列処理では、平行処理以外に、プロセス間のMPI通信処理、アプリケーションのシリアル処理の２種類の処理も必要です。すなわち並列処理性能を向上させるためには、平行処理だけでなく、残りの２種類の処理も高速化しなければなれません。
ところがマルチコア化は、並列処理でのMPI通信回数を増やし、MPI通信処理を低速化します。この対策として、これまでMPI通信を高速化してきました。すなわち高速なInfiniBandの導入や、PCI Expressの高速化などの対策です。しかし、加速度的にメニーコア化するプロセッサに対して、ネットワーク性能の高速化が追いつけなくなろうとしています。
そこで注目されている技術が「並列処理の階層化」です。これは並列処理を、プロセッサ内部で処理する部分と、プロセッサ間で処理する部分に分離し、両者を階層的に独立して動作させることで、ネットワーク通信の量が大幅に減り、コア数が増えてもMPI通信ボトルネックの発生が予防できる、並列処理の階層化技術です。
今後、メニーコア系のプロセッサのコア数は３２個を超える可能性があります。このメニーコア環境でアプリケーションの並列処理性能を高速化するためには並列処理の階層化を導入することが必要です。
メニーコアの効果がない「メモリ性能律速型アプリケーション」の
システムインテグレーション
「メモリ性能律速型アプリケーション」はメモリ負荷が高いため、CPUボトルネックよりも先にメモリボトルネックが発生するアプリケーションのことです。プロセッサのメニーコア化により、CPUの演算性能の高速化率の方が、メモリ帯域の拡大率よりも大きいため、遊んでいるコアの存在が目立つようになってきました。多くのアプリケーションは４コア処理でメモリ帯域が飽和し、性能の上昇が止まります。
「メモリ性能律速型アプリケーション」の高速化にはメモリ帯域を広くする必要があります。そのためには出来るだけ多くのプロセッサを束にしてネットワーク並列化しなければなりません。
「メモリ性能律速型アプリケーション」の高速には、プロセッサの搭載コア数の多さやクロック速度の速さはあまり意味がありません。
高速ネットワークと大容量メモリ
Sandy Bridge-EP Xeon E5-2600系プロセッサの特徴のひとつは大容量メモリを搭載できるようになったことです。256GBのメモリを搭載することも現実的になりました。
しかし大容量メモリを搭載すると取り扱うデータ量も増えます。するとファイルサーバとのデータの入出力量も増え、それに合わせてネットワークも高速化する必要があります。
例えばGbEでのNFSの実効転送性能を50MB/sだと仮定すると、256GBのファイルの転送にかかる時間は85分にもなります。大容量メモリに対して、このネットワーク性能はいかにもアンバランスです。
そこでこのネットワークを10GbE化すると、NFSの実効転送速性能が約500MB/s前後まで高速化し、256GBのファイル転送にかかる時間も約8分まで短縮できます。計算機の高速大容量化に対応してネットワークも高速化する必要があります。
しかも最近になって、高速ネットワークの本命とされているDual 10GBASE-T NICの価格が安くなりました。さらに消費電力と発熱量も低くなったようです。もうしばらくすると10GBASE-Tスイッチの価格も下がると思います。
高い電力性能比を実現するSandy Bridge-EP
過去から現在まで、２ソケットサーバの消費電力は約500W前後で推移しています。これに対してプロセッサの性能はコア数の増加に比例して順調に向上しています。例えばプロセッサの演算性能は、NetBurst世代の1コアプロセッサの8GFLOPSから、最新のSandy Bridge世代の８コアプロセッサの80GFLOPSへと約１０倍の性能向上を果たしています。またメモリ容量、メモリ帯域、ディスク容量なども向上しています。の傾向は今後も継続します。
このように計算機は、消費電力は一定のままで、性能だけが順調に向上し、過去の計算機に比べて何倍もの電力性能比を実現するようになっています。
HPC計算機もECO化が強く求められています。そのための方法として、古い計算機を、最新の電力性能比の高い計算機に置き換えることを推奨します。
外気冷却に対応し冷房用電力を節約
HPC計算機にもECO化が強く求められています。その課題を達成する新技術が「計算機の外気冷却」です。計算機の消費電力の約３割は空調に費やされているといわれます。もしこの空調に費やしている電力を削減できれば、計算能力を落とすことなくECO化を達成できます。
ところが、HPC計算機は高速なプロセッサをフル稼働させるため発熱量が大きく、空調によって強く冷やさなければ障害が心配でした。そこで海外の計算センターは、北の方の冷涼な地域に計算機センターを新設し冷涼な外気で冷却することで、空調費を削減するプロジェクトを実施する所もあわられました。
しかし、新たなセンターを寒冷地に新設し、そこに計算機を設置することは中小のHPC計算機では不可能です。コストの問題だけでなく、管理の手間の問題や、通信の問題などもあるからです。
一方で、大手サーバメーカーも別のアプローチによる省エネ技術の開発を進めていました。それが「計算機の外気冷却」です。世界各地の高温の地域で２年に亘るテストと改良を繰り返し、通常の外気によって計算機を十分に冷やす技術を確立しました。
HPC-ProServerシリーズの計算機は、気温４０度の環境で年８７６時間 (年１０パーセント以下) までの動作を保障し、さらに気温４５度の環境で年８７．６時間 (年１パーセント以下) までの動作を保障しています。この範囲以下の使用であれば動作保障され、さらに通常のオンサイト修理サポートも提供されます。
ではこの気温４０度とはどういう状況でしょうか。そこで日本の過去の最高気温を気象庁・気象統計情報の歴代全国ランキングで調べました。すると観測史上最高の気温は２００７年８月１６日に埼玉県熊谷市と岐阜県多治見市で観測された４０．９度でした。また４０度を超える気温が観測された日数はこれまで１６日しかありませんでした。このことから日本のほとんどの地域では、これまで気温が４０度を超えた日はなかったということになります。
部屋の換気を工夫して十分な量の外気が流入する環境を整えることができれば、どこでも簡単に「計算機の外気冷却」を実現できます。
また完全な外気冷却でなくても、空調機の温度設定をいちばん高くしておき、外気温が設定温度より低い場合は窓を開け放ったり換気扇をフル回転させることで、空調費を大幅に減らすことができます。
さらに万一気温が異常に上昇した場合のフェールセーフとして、計算機の内部温度が閾値を超えた場合はファンの回転速度が段階的に高速化し自動的に筺体内の温度を下げる機能を備えています。さらにそれでも温度が下がらない場合は、CPUのクロック速度を自動的に低下させ発熱量を下げる機能も備えています。もしそれでも温度が下がらない場合は自動的にシャットダウンされます。
高品質な1Uサーバで高密度実装を実現
HPC計算機の高密度実装を目指した製品が提案されました。しかしそれらの製品は製造ロット数が少なく、量産品レベルの品質に到達することなく廃れてゆくのが現実です。
しかもプロセッサのマルチコア化が進み、1Uサーバに２個のプロセッサを搭載すると１６コアとなり、それだけで十分な実装密度となります。何万台も生産され高い品質を持つ量産品の1Uサーバを使うことで、高い実装密度と信頼性を同時実現できます。
1Uサーバを使って低重心ラックを構築
地震によるラック転倒の心配をされるお客様が増えています。実は弊社のサーバも昨年の地震の日に東北地方で運転されていましたが、転倒することもなく地震時にも貴重な振動データを収集し続けていたと聞いています。そこで利用していただいていたのは通常の24Uラックです。ラックが転倒するリスクを減らすため背の低い24Uラックに転倒防止フットを付けて導入されるユーザが増えています。
実装が高い1Uサーバを使えば、24Uラックでも8ノード16コアの計算機に、RAIDファイルサーバ、管理サーバ、UPS、スイッチ類などを搭載した本格的なHPCクラスタを実現できます。もちろん、UPS以外は「外気冷却」にも対応しているので、省エネ運転も可能です。
実用限界まで使用できる安定した
システム環境・ネットワーク環境を提供
新しいHPC計算機を導入する目的は、これまで実現できなかった計算機を実現できるうにすることです。そのためには限界領域まで安定して動作するハードウェアの上に、安定して動作するシステム環境を構築することです。
HPC ProServerは世界でもトップクラスの生産量を誇るサーバを採用することで安定したハードウェア環境を実現しています。さらにその上に、多くの実績がある弊社のHPC環境をインストールすることで安定したシステム環境を実現しています。
OS、開発環境、ネットワーク環境、並列処理環境などの
最適な組み合わせを提供
弊社のようなHPC計算機の専門ベンダーからHPC計算機を導入することのメリットは、OS、開発環境、ネットワーク環境、並列処理環境などの最適な組み合わせが最初から実装されていることです。
主要アプリケーションのインストールとビルドサービスを廉価に実施
HPC分野で利用される主要アプリケーションのインストールとビルドは知識と経験が必要です。弊社は多くの経験を蓄積していて安定動作するアプリケーションの動作環境を提供できます。
高品質なハードウェアによる高い信頼性
HPC ProServerは世界でもトップクラスの生産量を誇るサーバを採用することで安定したハードウェア環境を実現しています。
優れた管理ツールの搭載、温度管理/電源管理/性能管理との連動
HPC ProServerは優れたシステム管理ツールを搭載しています。
障害予兆箇所の自動認識、迅速確実なオンサイト保守との連携
HPC ProServerに搭載しているシステム管理ツールは障害予兆箇所を自動認識する機能を備えています。
HPCの専門技術者による高度な運用サポートの提供
単純な構成のHPC計算機を構築し、試行錯誤しながら個人で使うHPC環境なら、ユーザ自らの手によるセルフメード機でも目的の達成は可能です。しかし、本格的にHPC計算を処理できる環境をユーザ自らが構築することは容易なことではありません。
機器選定ひとつをとっても広い選択肢のなかから最適なハードを選び抜くことは至難の業です。まして、OSの選択とカスタマイズ、開発環境の選択、並列処理環境の導入、ネットワーク環境の構築、ジョブ管理環境の実装、シームレスな機器追加、データバックアップなど無数の作業を適切に完了させる必要があります。
「信頼できるHPC計算機に、このような作業まで併せて提供して欲しい」というお客様の声に応えて、弊社は高信頼のHPC計算機を製造しています。
弊社のHPC計算機のハードウェア部分には大手ベンダーの高品質サーバを採用しています。しかもこれらのサーバには充実ハードウェアサポートが提供されているため、ハードウェア障害の発生が低く抑えれています。さらに万一障害が発生しても、当日/翌日のオンサイト保守によって短時間で障害から復旧します。
この上にHPC経験豊富な弊社のシステム設計・製造・構築技術を駆使して優れたシステム環境を構築し、さらに３年間の技術・運用サポートを提供しています。
弊社のHPC計算機を導入することで、HPC計算機の構築や運用についての知識や経験が乏しい研究室や部署でも、何の心配もなくシステムを導入し運用することができます。