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1.
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HPCインスタンス~ 2012年3月12日 ソリューションアーキテクト 松尾 康博 (@understeer) エバンジェリスト/技術統括部長 玉川 憲 (@KenTamagawa)
2.
セミナーのAgenda HPCとは? HPCインスタンスの特徴
HPCインスタンスの料金 HPCインスタンスの事例と制限 Copyright © 2011 Amazon Web Services
3.
HPCとは? 高性能計算(high-performance computing) HPCは狭義には、並列スーパーコンピュータ及びコンピュータ・クラスタ(主に汎用のCPU を商用の相互結合網で結合し、単一のシステムとして構成された計算機システム)の利用 を指す。その場合、HPCをハイ・パフォーマンス・クラスタリング
(high-performance clustering) の略とすることもある。また、クラスタリングにより高性能計算を実現する計算 機をHPCC (high-performance computing cluster) と呼ぶ。 ------snip---- 科学研究に使われる計算に対して用いられることが多く、関連する用語に高性能技術計算 (high performance technical computing、HPTC)がある。後者は一般にはクラスター ベースの計算の工学的利用(例えば計算流体力学(computational fluid dynamics)や、仮 想的なプロトタイプの構築・試験など)を指す。最近では、クラスタベースの高性能計算機 はビジネスにも利用されるようになってきた。例えばデータウェアハウス、LOBアプリケー ション(line-of-business application)、トランザクション処理などである。 出典「Wikipedia 高性能計算」http://ja.wikipedia.org/wiki/高性能計算
4.
従来のHPC 役割と構成 スーパーコンピュータやクラスター上で、MPI等の 密結合処理な並列処理を行う
低遅延・広帯域なインターコネクトネットワーク 常に言われること 構築費用が高い 電源、ネットワーク等の設計・構築・運用が大変 クラスタは典型的な共用リソース 待ち行列で待たされる 従来のEC2はHPCに合わない 1Gbpsの帯域幅では十分ではない
5.
HPC on AWSとは?
HPC用に最適化されたEC2インスタンス クラスタインスタンス Cluster Compute : cc1.4xlarge, cc2.8xlarge クラスタGPUインスタンス Cluster GPU: cg1.4xlarge 高性能ネットワーク 低遅延 広帯域 密結合な並列HPCアプリケーションを念頭に設計 マルチコア、メニイコア、とそのハイブリッド MPI、OpenMP、Fortran-90, CUDA等
6.
HPC on AWSのメリット 無制限のスケール
俊敏性 価格性能比 無制限にノード利 待ち行列無し スポット価格も利用 用可能 共有プール無し 可能 無制限のストレー オンデマンド 従量課金 ジ 非ブロッキング プログラム可能な 自由にスケール full bisection帯 インフラ アップ・ダウン 域幅ネットワーク
7.
HPCインスタンスとは? 3つのインスタンスタイプ クラスタコンピュートインスタンスCC1、CC2
クラスタGPUインスタンス CG1 必要なときに必要なだけ利用可能 共用HPCクラスタのようにジョブをキューに入れて待つことなく 、計算が必要なときに必要な量・時間の計算リソースを利用 注)初期上限は8ノード。上限緩和申請で引き上げ可能 HPCクラスタを従量課金で利用可能 クラスタ調達、設定・運用のコスト・複雑さを低減 複数の価格モデル(オンデマンド・を組み合わせてコスト最適化 が可能
8.
HPC用インスタンスタイプ cc1.4xlarge
最初のHPC用インスタンスタイプ 33.5ECU, 23GB RAM, 1690GB インスタンスストレージ 4コア Intel Xeon 5570(Nehalem) x 2 cc2.8xlarge 最新のHPC用インスタンスタイプ 88ECU, 60.5GB RAM, 3360GB インスタンスストレージ 8コア Intel Xeon E5 (Sandy Bridge) x 2 AVX(Advancec Vectore Extensions)が有効 cg1.4xlarge cc1にGPUを搭載したGPGPU用インスタンスタイプ 2 x NVIDIA Tesla “Fermi” M2050 GPU ( 2*447 CUDA cores)
9.
サポートOS 3種類のベースOS AMIを提供
Amazon Linux (RHEL, CentOS 5.4 互換) SUSE Linux Enterprise Server Windows Server 2008 R2 HPC Pack 2008 R2 Expressもインストール可 その他OSのAMIもサードパーティより提供 CentOS, Ubuntu, FreeBSD,etc OS/AMIは EBS-backed カスタムAMIの作成方法は従来のEC2と同様 Chef /Puppetも利用可能
10.
HPCインスタンスと通常のEC2インスタンス 命令セットアーキテクチャを公開
コンパイラオプションで、Nehalem, Sandy Bridge, Teslaをター ゲット指定可能 HVM(Hardware assisted virtualization) 通常のEC2で用いる準仮想化とは異なる 1:1で物理マシンと仮想マシンが対応 10Gbps NIC + JumboFrame Full-bisection ノンブロッキングネットワーク 上記以外はは通常のEC2と同じ EBS, EBS Snapshot, AMI作成, Security Groups, VPC, etc. 現時点で、US-EASTでのみ提供
11.
クラスタネットワーク 従来のEC2と比べ、約10倍の帯域と1/10のレイテンシ
レイテンシ 50μsec未満 帯域 最大10Gbps HPCインスタンス間は、JumboFrameを使用 ノンブロッキング HPCインスタンス用API: Placement Groupを追加 論理クラスターを構築するネットワーク単位 Full bisection の帯域 Placement Group内のインスタンス間の通信帯域は 10Gbps full bisectionのネットワーク
12.
クラスタネットワーク
プレイスメントグループ内の全 ノード間でFull bisection bandwidth 10Gbpsの帯域 1プレイスメントグループで220 ノードを収容可能 複数のプレイスメントグループ で構成した“Cluster of Clusters” で、より大きくスケ Full bisection bandwidth ール可能
13.
Placement Groupとは クラスタインスタンスの論理クラスタ
作成・利用はコマンドラインやコンソールで簡単に行える オプション機能 プレイスメントグループ内で、ノンブロッキング N/Wが可能 従来に比べてより安定した帯域を提供
14.
データ格納先 インスタンスストレージ
2x 840GB EBS 従来のEC2同様、最大1TB/ボリューム RAID0をサポート S3 API,curl,wget,s3cmd等による並列アクセス可能 その他 GlusterFS Lustre
15.
クラスタファイルシステム ~Amazon S3
分散オブジェクト(file)ストレージ 耐障害性 99.999999999% 超並列アクセスが可能 既存APIと非互換 HTTP/HTTPS のみ POSIX非対応、NFS非対応、FTP非対応
16.
クラスタファイルシステム ~GlusterFS ソフトウェア
スケールアウト型分散ファイルシステム FUSEベース POSIX, NFS, CIFS, DAV, HTTPS対応 メタデータサーバ不要 Elastic hashingアルゴリズムを採用 全クライアントは 目的のファイルがどのノードにあるか知っている クライアントがファイルに直接アクセス 数百PBまでスケールアウト可能 Failoverに備えて、データのミラー・同期複製 並列性能向上のためデータストライピング Red Hatへ Red Hat to Acquire Gluster http://www.redhat.com/promo/storage/
17.
GlusterFSの2つの利用方法 インスタンスストレージを利用
ユーザが自分で分散ファイルシステムを構築可能 S3からデータを並列にコピー可能 クラスター起動中は、ファイルシステムを利用可能 EBSを利用 クラスタのライフサイクルに非依存な永続的なファイルシステムを構 築可能 必要に応じて、クラスタを起動して、利用可能 S3にバックアップ(snapshot)可能
18.
HPC用データ転送方法 標準的な方法 Scp/sftp/rsync/ftp
EBS/インスタンスストレージにコピー可能 クラスター起動中も、ファイルシステムを利用可能 高速転送ソリューションを利用 Tsunami Aspera BBCP Riverbed 参考:AWS Import/Export 物理的にDiskを送受信しAWS側で S3やEBSにImport/Exportを行う 参考:AWS Direct Connect 1Gbps/10GbpsでAWSへ専用線接続
19.
Linpackの結果 2010年11月
CC1インスタンス ( Xeon X5570 2.95GHz, 10GbE) 880ノード (7040コア) 41.82 TFLOPS Top500 231位 http://i.top500.org/system/10661 2011年11月 CC2インスタンス ( Xeon E5, 10GbE) 1064ノード(17024コア) 240.09 TFLOPS Top500 42位 http://i.top500.org/system/177457
20.
HPCインスタンスの適用分野 従来型の密結合 HPCアプリケーションで多くの事例
MPI分散メモリ並列処理 CUDA GPU並列処理 CFD (Computational Fluid Dynamics) FEA (Finite Element Analysis) モンテカルロシミュレーション ゲノム解析 レンダリング
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HPCインスタンスの利用事例 NASA Jet Propulsion
Laboratory 128ノード(1024コア) http://aws.typepad.com/aws/2010/09/high-performance-cloud- computing-nasa-matlab.html
22.
HPCインスタンスの利用事例 MathWorks / MATLAB
最大32ノード(256コア) http://aws.typepad.com/aws/2010/09/high-performance-cloud- computing-nasa-matlab.html その他事例 http://aws.amazon.com/jp/solutions/case-studies/#hpc
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HPCインスタンスの新しい適用分野 その他、ネットワークに依存する処理 ストリームデータ処理
Hadoop / EMR/ Hive/ Pig/ Cascading等 分散キャッシュ NoSQL Cassandra/ MongoDB/ Riak等 スケールアップ型ソフトウェアバランサー HAProxy等 スケールアップ型RDBMS 高性能データベース等
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利用料金
Reserved Ondemand low mid high Spot hourly upfront hourly upfront hourly upfront hourly hourly CC1 $1.300 $1450 $0.742 $3286 $0.450 $4060 $0.297 $.0.450 Linux/Unix CC2 $2.400 $1762 $0.904 $4146 $0.540 $5000 $0.361 $0.540 CG1 $2.100 $2410 $1.234 $5630 $0.740 $6830 $0.494 $0.665 CC1 $1.610 $1450 $0.922 $3286 $0.630 $4060 $0.477 N/A Windows CC2 $2.970 $1762 $1.114 $4146 $0.750 $5000 $0.571 N/A CG1 $2.600 $2410 $1.534 $5630 $1.040 $6830 $0.794 N/A 2012年3月に値下げ実施!(10%~38%) 特にリザーブドインスタンスが大幅値下げ 予約金$250k以上で10%、$2,000k以上で20%のボ リュームディスカウント 料金表 http://aws.amazon.com/jp/ec2/pricing/
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利用料金 Spotインスタンスも利用可能 低額にHPCインスタンスを利用可能 ただし、入札価格によっては突然シャットダウン 価格の変動履歴はマネージメントコンソールで確認
一般的に、リザーブドインスタンスが目安
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ソフトウェア NVIDIA GPUドライバ、CUDA
toolkitはロード済み Cluster Instance Amazon Linux AMI Windows 2008 R2 for Cluster Instances 様々なソフトウェアが利用可能 AWSでは、Intel MPI and Intel MKL® ライブラリを使用 OpenMPI, MPICH2なども利用されている Hadoop/ EMRも利用可能 その他様々なクラスタ管理ツール その他様々なHPCソフトウェア
27.
HPCツールと、パートナー製品 従来のクラスタ管理ソフトウェアの多くが利用可能です。 SGE
Adaptive Computing – Moab, Torque Altair – PBS Platform – LSF Oracle – Grid Engine Univa-UD – UniCloud, GridMP Clustercorp – Rocks+Rolls Cycle Computing – Condor MIT - Starcluster 並列ファイルシステム Gluster Lustre GFS
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AWSプレミアムサポート
アーキテクチャ設計に関するガイダンス、ベストプラクティス も日本語でご案内できます aws.amazon.com/jp/premiumsupport/ ブロンズ シルバー ゴールド プラチナ 初回応答時間 12時間 4時間 1時間 15分 サポート連絡先 1人 2人 3人 無制限 24/365対応 なし なし あり あり TEL可能 不可 不可 可能 可能 専任スタッフ なし なし なし あり 特別サポート なし なし なし あり AWS利用総額の AWS利用総額の $0~$10K: 10% AWS利用総額の 10% 料金 $49 5% $10K~$80K: 7% $80K~: 5% (最低$15K) (最低$400) Copyright © 2011 Amazon Web Services
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参考情報 AWS HPC
http://aws.amazon.com/jp/hpc-applications/ Amazon EC2 料金 http://aws.amazon.com/jp/ec2/pricing/ Windows Guide http://docs.amazonwebservices.com/AWSEC2/latest/Win dowsGuide/ ビデオ 8ノードクラスタ構築 http://www.youtube.com/watch?v=5zBxl6HUFA4 10分でHPCクラスタ構築 http://www.youtube.com/embed/YfCgK1bmCjw ワシントン大学の事例 http://www.youtube.com/watch?v=mKElyNabc0A
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