KISTI(한국과학기술정보연구원)는 슈퍼컴퓨터 5호기 메인시스템인 Nurion과 보조시스템인 Neuron을 연구자들에게 서비스하고 있다. Neuron은 메인시스템인 Nurion이 Intel Knights Landing 프로세서가 장착된 클러스터로 구성됨에 따라 인공지능, 빅데이터에 관한 연구 인프라 수요를 충족시키기 위해 GPU를 장착한 이기종 클러스터로 구성되어 있다. Neuron은 연구자들에게 효율적으로 계산 자원을 배분하기 위해 SLURM 작업배치스케줄러의 공유노드 정책을 이용하여 한 개의 계산노드에서 다수 개의 작업이 수행될 수 있는 환경으로 서비스되고 있다. 본 논문에서는 공유노드 정책으로 운영 중인 클러스터 시스템에서 작업별로 GPU 사용 통계 데이터를 생성하는 기법을 소개한다.
고에너지 물리나 바이오 인포매틱스 연구 분야는 대량의 컴퓨팅 자원을 필요로 한다. 이를 위해서 클러스터 컴퓨팅, 그리드 컴퓨팅, 슈퍼 컴퓨팅, 클라우드 컴퓨팅 자원 등의 여러 컴퓨팅 자원이 사용된다. 사용자는 각 컴퓨팅 자원을 이용하기 위해서 각각의 사용 방법을 배우고, 저마다의 방법으로 각 컴퓨팅 자원을 사용한다. 사용자가 각 컴퓨터 자원의 사용 방법을 습득하기 위해서는 많은 비용과 시간이 필요하다. 사용자가 보다 쉽고 빠르게 컴퓨팅 자원을 활용하기 위하여 여러 컴퓨팅 자원을 사용하기 위한 동일 인터페이스 개발이 필요하다. 본 논문에서는 한국과학기술정보연구원의 타키온 슈퍼컴퓨터를 이용하는 사용자에게 동일한 사용자 인터페이스를 제공하기 위한 Ganga의 원격 SGE 백엔드(Backend) 플러그인을 설계하고 구현하였다.
슈퍼 컴퓨터 시스템의 가용 계산 자원이 증가하면서 시뮬레이션 대상의 길이와 시뮬레이션 시간의 스케일을 확장할 수 있는 멀티스케일 모델링에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 논문에서는 분자동역학과 전산 유체 역학을 결합하는 멀티스케일 모델링을 대상으로 두 분야의 대표적인 시뮬레이션 소프트웨어를 하나로 조합한 프로토타입의 개발 과정과 고려 사항을 소개한다.
최근 기초 과학 분야뿐만 아니라 빅데이터 분석, 인공 지능과 같은 컴퓨터 과학 분야에서도 대용량의 컴퓨팅 자원을 많이 활용함에 따라 슈퍼컴퓨터와 같은 고성능 컴퓨팅 자원에 대한 요구가 더욱 증가하고 있다. 이러한 대규모 컴퓨팅 자원을 안정적으로 운영하기 위해서는 실패 작업의 특성에 대한 상세한 분석이 필수적이다. 본 논문에서는 한국과학기술정보연구원에서 운영하고 있는 슈퍼컴퓨터(Tachyon)에서 1년 동안 수집된 작업 데이터를 기반으로 고성컴퓨팅 시스템을 활용하는 작업의 특성을 파악하기 위해 다음 3가지의 분석 결과를 제시한다. 첫째는 실패한 작업의 비율, 평균 사용한 procssor수, 전체 작업 시간 중 실패 작업이 차지한 비율과 같이 간단한 통계적 분석 결과를 제시한다. 둘째는 실패한 작업의 inter-arrival time 분포 모형을 제시한다. 마지막으로 시간에 따른 실패 작업 확률을 분석하기 위해 inter-arrival time 값을 이용하여 hazard rate 결과를 제시한다.
과학용 어플리케이션을 주로 사용하는 고성능 컴퓨팅 시장에서 연산 요구량이 증가하면서 연산 가속 기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 컴퓨터 연산 가속의 대안으로 재설정가능반도체(FPGA)나 주문형 반도체(ASIC) 등의 전용 칩을 사용하거나 Cell 프로세서와 같이 비디오 게임용으로 개발된 게임 프로세서(Game Processor)를 과학 어플리케이션에 이용하려는 노력이 대두되고 있다. 이에 본 논문에서는 ASIC 프로세서를 이용한 대표적인 가속 프로세서인 Clearspeed Advanced e620을 대상으로 성능을 분석하고 그 타당성을 검토하였다.
최근 컴퓨팅 성능의 급격한 발전으로 이를 통해 생산되는 데이터의 크기 역시 매우 커지고 있다. 이는 로터 시뮬레이션 분야에서도 마찬가지인데, 과거에는 백만개 정도의 격자 데이터 정도만을 다루었던 것에 비해 최근에는 1억개 이상의 격자 데이터를 다루려는 시도가 계속되고 있다. 그러나 이렇게 생산된 대용량의 시변환(time-variant) 유동 데이터는 그 크기가 매우 크기 때문에 일반 PC에서는 실시간으로 가시화하기에 곤란한 경우가 많다. 또, 이러한 로터 시뮬레이션 데이터는 매우 복잡한 구조를 가지고 있기 때문에 초보자가 이 데이터에서 vortex와 같은 중요한 정보를 뽑아서 가시화하는 데에는 많은 어려움이 있어 왔다. 본 논문에서는 일반 PC에서 가시화하기 어려운 대용량 로터 시뮬레이션 데이터를 고성능 가시화 컴퓨터와 VTK를 이용해서 빠르게 가시화하기 위한 방법을 서술한다. 또, 복잡한 데이터 내부의 중요한 정보들을 자동으로 빠르고 간편하게 표출하기 위한 방법을 제안한다.
최근 베어메탈 시스템에 스케줄러 시스템 기반 인프라 시스템에서 벗어나 사용자 맞춤형 클라우드 인프라가 관심을 받고 있다. KI Cloud 플랫폼은 고성능 컴퓨팅(HPC) 사용자를 위한 클라우드 기반 IaaS, PaaS 통합 플랫폼이다. 본 논문에서는 KI Cloud를 위한 데이터 저장소 설계 및 구현에 대해 기술한다. 오픈 소스 Ceph 분산 스토리지 시스템을 기반으로 구축하였고, 프로젝트의 목적에 맞게 블록 스토리지, 오브젝트 스토리지, 파일 스토리지 방식으로 구현하였다. Openstack 기반의 서비스와 Kubernetes 기반의 서비스가 하나의 스토리지를 통해 다양한 타입의 서비스를 제공할 수 있도록 개발하였다.
KISTI 슈퍼컴퓨터 시스템은 슈퍼컴사용자가 하나의 계정(account)으로 여러 번에 걸쳐서 CPU Time을 구매하여 사용하는 체계이며, 그 계정에 소속된 다수의 연구원에게 각각 로그인 아이디가 발급되어 하나의 계정으로 슈퍼컴 사용량이 과금(charging)되는 것이 계정관리 체계이다. 그리고, 슈퍼컴을 유료로 사용하는 방법이외에 창의적인 아이디어 또는 거대과학 문제를 가진 국내 연구자가 슈퍼컴퓨팅 자원을 이용하여 세계 수준의 연구 성과를 창출할 수 있도록 슈퍼컴퓨팅 자원을 무료로 제공하는 지원사업이 있다. 사용자는 유료계정외에 무료인 지원사업 계정을 보유 관리하여야 하며, 지원사업 운영정책과 통계 정보 관리상 슈퍼컴퓨터 사용은 별개의 계정과 로그인 아이디로 각각 사용하여야 하는 이원체계로 되어 있다. 만약, 사용자가 작업에 따라 과금계정을 개별적으로 지정할 수 있는 기능이 있다면, 하나의 아이디를 계속 사용하는 단일체계의 활용이 되는 것이다. 본 논문에서는 하나의 로그인 아이디로 여러 개의 계정으로 과금할 수 있도록 사용자가 과금계정을 선택할 수 있는 동적자원할당시스템(Dynamic Resource Allocation System, DRAS)을 만들어 계정관리 체계를 개선하고자 한다.
원격 하드웨어 관리 기술은 BMC 관리 기술을 사용하여 자사의 하드웨어를 원격으로 제어하고 모니터링 할 수 있는 여러 기능들을 제공하며, 이를 기반으로 대규모의 클러스터 관리를 담당한다. 자체적인 서버 관리 기술로 Dell의 iDRAC, HP의 iLO, Supermicro의 SSM 등이 있으며, 클러스터 관리 도구로는 BCM, Warewulf, xCAT, Grendel 등이 활용된다. 그러나 대부분의 자체 하드웨어 서버 관리기술은 단일 서버 관리 기능만 지원하거나, 하드웨어 센서를 추가하거나 수정할 수 있는 관리 기능을 지원하지 않는다. 또한 대규모를 지원하는 주요 클러스터 관리 도구도 관리되는 서버의 종류가 제한되거나, 지원되는 하드웨어 센서를 추가하거나 수정하기 어렵다. 이를 위해 본 논문에서는 각각 다른 하드웨어 센서 아이디를 가지고 있는 여러 서버들로 이루어진 대규모 이기종 하드웨어를 통합적으로 관리, 제어, 모니터링하기 위한 센서 템플릿 기술을 소개한다.
사용자 프로그램의 I/O 패턴을 분석하거나 파일 시스템의 워크로드를 보다 정확하게 분석하기 위해서 실제 가동중인 파일 시스템의 동적 I/O 로그를 확보하기 위한 연구들이 많이 진행되어 왔다. 그러나 대량의 I/O 트렌젝션(transcation)이 처리되는 파일 시스템에서 동적 I/O 로그를 확보하는 일은 시스템의 부하와 막대한 데이터량 때문에 한계가 많다. 특히 다수의 이용자가 사용하는 대용량 분산/병렬 파일 시스템에서의 I/O Tracing은 로컬 파일 시스템에서 I/O Tracing에 비해 더욱 복잡하고 오버헤드가 크다. 본 논문에서는 기존의 파일 시스템 로깅 방법들을 알아보고, 클러스터 시스템에서 널리 이용되고 있는 분산 파일 시스템인 PVFS(Parallel Virtual File System)에서 동적 I/O 연산들의 로그를 생성할 수 있는 로깅 시스템을 제안하고 설계하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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