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초록
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슈퍼컴퓨팅 자원들은 주로 MPI와 같은 메시지 교환 인터페이스에 기반한 통신 집적도가 높은 고성능 컴퓨팅(HPC: High Performance Computing) 응용 분야를 지원하는데 활용되어 왔다. 반면에, 대규모 계산처리 컴퓨팅(HTC: High Throughput Computing) 방식의 패러다임은 주로 계산 집적도가 높고(상대적으로 적은 I/O 연산), 독립적인(작업들 간의 통신이 적음) 많은 수의 작업을 처리하는 것을 요구하고 있다. 국내에서도 고에너지 물리, 신약개발, 핵물리와 같은 연구 분야를 중심으로 대규모 컴퓨팅 자원을 요구하는 계산처리에 대한 수요가 증가하고 있다. 본 논문에서는 이러한 HTC 과학 응용들에 대한 효율적인 지원을 국가차원의 슈퍼컴퓨팅 분산 환경에서 제공하기 위해 연구/개발되어진 대규모 계산처리 서비스(HTCaaS: High Throughput Computing as a Service)의 전체 구조 및 구성 요소, 실행 시나리오 및 실제 응용 적용 사례 등에 대해 서술한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Petascale systems(so called supercomputers) have been mainly used for supporting communication-intensive and tightly-coupled parallel computations based on message passing interfaces such as MPI(HPC: High-Performance Computing). On the other hand, computing paradigms such as High-Throughput Computin...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서 설명하는 HTCaaS와 유사한 이름을 가지고 있는 HPCaaS[20]도 기본적으로는 슈퍼컴퓨팅 자원을 다중 사용자 및 다양한 과학 응용들의 지원에 사용하고자 하였다. 단일 응용의 성능을 최대한 끌어내기 위한 전용 HPC 시스템 구축보다는 이러한 시스템을 보다 다양한 응용에 동시 적용하면서 적절한 스케줄링을 통한 자원배분을 통해 전체적인 생산성 및 유연성을 증가시킬 수 있음을 보이고 있다.
  • HTCaaS는 다양한 자원의 효율적인 연동 및 스케줄링을 위해 파일럿 작업의 형태인 에이전트(Agent)에 기반한 멀티레벨 스케줄링(Multi-level Scheduling)기법을 사용하고 있다 (로컬 배치스케줄러를 통한 에이전트 실행으로써 자원을 확보하고, 작업들은 별도의 큐를 통해 배포 및 실행함). 본 논문에서는 PLSI의 다중 클러스터 자원을 사용하기 위한 기술과 사용자의 편의성을 돕기 위해 개발된 그래픽 사용자 인터페이스(GUI: Graphic User Interface)와 커맨드 사용자 인터페이스 (CLI:Command Line Interface)등에 대해 소개한다.
  • 본 연구는 다양한 계산 과학 분야(신약개발, 고에너지 물리 등)의 연구자들이 그들의 연구에 필수적인 대규모 데이터 처리 또는 반복적인 연산 작업을 위해 분산되어 있는 이기종 컴퓨팅 자원들을 하나의 통합된 형태로 연동하여 용이하게 연구할 수 있는 서비스를 구축 및 제공하고자 한다. ([그림 1]은 이러한 HTCaaS의 개념도를 보여주고 있음)
  • 핵물리 분야는 가속기 물리의 다체계산 (N-bodyPhase SpaceCalculation)에 적용하여 실험을 하고 있는 상황이다.현재 PLSI에서 HTCaaS를 이용해 몇 차원 위상공간 계산까지 가능한지 테스트함으로써 실제 핵입자 물리 이론 연구에 도움을 줄 수 있도록 하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
대규모 계산처리 컴퓨팅방식은 어디에 사용되고 있는가? 대규모 계산이나 많은 양의 데이터 접근이 요구되는 계산과학 분야에서는 복잡한 문제 풀이를 위해 다수의 고성능 계산 자원을 동시에 활용하는 대규모 계산처리 컴퓨팅(High-ThroughputComputing)방식을 채택하여 사용하고 있다. 기존의 HPC방식과는 달리, HTC방식의 컴퓨팅 패러다임은 주로 계산 집적도가 높고(상대적으로 적은 I/O연산), 독립적인(작업들 간의 통신이 적음)많은 수의 작업을 처리하는 것을 요구하고 있다.
대규모 계산처리 컴퓨팅방식의 한계점은? 기존의 HPC방식과는 달리, HTC방식의 컴퓨팅 패러다임은 주로 계산 집적도가 높고(상대적으로 적은 I/O연산), 독립적인(작업들 간의 통신이 적음)많은 수의 작업을 처리하는 것을 요구하고 있다. 하지만 계산 과학 연구자들이 직접 계산 자원을 구축하고 관리하는 데에는 추가적인 지식 습득이 요구되며, 동시에 많은 비용이 소비된다. 또한 이같이 직접 계산 자원을 구축하는 경우, 실제로 만족할 만한 성능을 제공하지 못 하는 경우가 대다수이다.이러한 한계점을 해결하고자 수년간 서비스 그리드(EGI[1])또는 데스크톱 그리드 (BOINC[2])와 같은 계산 자원이 제공되어 왔으며, 최근에는 IT및 하드웨어 기술이 급속도로 발전하여 저비용의 최첨단 자원의 활용이 가능함에도 불구하고 실제 응용 과학자 또는 연구자들의 접근 및 활용에는 여전히 한 계가 존재한다.
슈퍼컴퓨팅 자원들은 어디에 활용되어 왔는가? 슈퍼컴퓨팅 자원들은 주로 MPI와 같은 메시지 교환 인터페이스에 기반한 통신 집적도가 높은 고성능 컴퓨팅(HPC: High Performance Computing) 응용 분야를 지원하는데 활용되어 왔다. 반면에, 대규모 계산처리 컴퓨팅(HTC: High Throughput Computing) 방식의 패러다임은 주로 계산 집적도가 높고(상대적으로 적은 I/O 연산), 독립적인(작업들 간의 통신이 적음) 많은 수의 작업을 처리하는 것을 요구하고 있다.
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참고문헌 (20)

  1. http://www.egi.eu/ 

  2. http://boinc.berkeley.edu/ 

  3. http://www.plsi.or.kr 

  4. 김성준, 성진우, 장지훈, 이상동,"국가 슈퍼컴퓨팅 공동활용 환경을 위한 통합 모니터링 환경 구축", 한국콘텐츠학회 추계 종합학술대회 논문집, 제5권, 제2호(하), pp.517-521, 2007. 

  5. 우준, 박석중, 이상동, 김형식,"국가 슈퍼컴퓨팅 공동활용체제 구축을 위한 글로벌공유파일시스템 성능 분석", 한국콘텐츠학회 추계 종합학술대회 논문집, 제5권, 제2호(하), pp509-512, 2007. 

  6. http://research.cs.wisc.edu/htcondor/ 

  7. D. Thain, T. Tannenbaum, and M. Livny, "Distributed Computing in Practice: The Condor Experience," Concurrency and Computation:Practice and Experience, Vol. 17, Issue 2-4, pp.323-356, 2005. 

  8. A. Casa jusetal,"DIRAC Pilot Framework and the DIRAC Workload Management System," Journal of Physics:Conference Series, Vol.219, No.6, p.062049, 2010. 

  9. http://lhcb.web.cern.ch/lhcb/ 

  10. I. Raicu, Y. Zhao, C. Dumitrescu, I. Foster, and Mike Wilde,"Falkon: a Fastand Light-weight tasK executiON framework," ACM/IEEE conference on Supercomputing (SC'07), 2007. 

  11. I. Raicu, I. Foster, and Y. Zhao, "Many-Task Computing for Grids and Supercomputers," ACM Workshop on Many-Task Computing on Grids and Supercomputers (MTAGS'08), 2008. 

  12. www.cern.ch/alice/ 

  13. http://alien2.cern.ch/ 

  14. http://cern.ch/DIANE 

  15. http://autodock.scripps.edu 

  16. T. T. Nguyen, H. J. Ryu, S. H. Lee, S. Hwang, V. Breton, J. H. Rhee, and D. Kim,"Virtual screening identification of novelsevere acute respiratory syndrome 3C-like protease inhibitors and in vitro confirmation," Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, Vol. 21, No. 10, pp.3088-3091, 2011. 

  17. T. T. Nguyen, H. J. Ryu, S. H. Lee, S. Hwang, J. Cha, V. Breton, and D. Kim, "Discovery of novel inhibitors for human intestinal maltase: virtual screening in a WISDOM environment and in vitro evaluation," Biotechnology Letters, Vol. 33, No. 11, pp.2185-2191, 2001. 

  18. http://madgraph.hep.uiuc.edu/ 

  19. http://pythia6.hepforge.org/ 

  20. G. Shainer, T. Liu, J. Layton, and J. Mora, "Scheduling Strategies for HPC as a Service (HPCaaS)," IEEE Cluster Computing and Workshops, 2009. 

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