Fujitsu hat Schlüsselrolle bei EU-Projekt gegen I/O-Engpässe im HPC
Fujitsu nimmt an dem EU-Projekt Horizon 2020 teil, das gegen Input/Output (I/O)-Leistungsengpässe im High Performance Computing (HPC) vorgehen will. Das „NEXTGenIO“-Projekt zielt auf eine Erhöhung der Performance von HPC-Systemen und der Verbreitung von Exascale Computing ab. Für das Projekt wird ein neu entwickelter, nicht-flüchtiger Speicher eingesetzt.
Auf der diesjährigen ISC 2018 im Juni in Frankfurt zeigte Fujitsu eine Prototypen-Version des HPC System Node, der eine entscheidende Rolle im NEXTGenIO-Projekt im Rahmen des EU Horizon 2020-Programms spielt. Mit diesem Projekt will die EU den immer größeren Engpass im Hinblick auf die rasant zunehmende Geschwindigkeit von High Performance Computing (HPC) und die Kapazität von Storage-Systemen beheben, die derzeit kaum noch mit der enormen Datenmenge mithalten können.
I/O-Performance hemmt Fortschritte bei Simulation und KI
Das Projekt wird von Mark Parsons am EPCC geleitet, dem Supercomputing Center der Universität von Edinburgh. Zudem sind insgesamt acht Partner aus verschiedenen europäischen Ländern beteiligt. Ziel ist es, das Problem der unzureichenden HPC I/O-Performance zu beheben, das zurzeit die branchenweiten Aktivitäten in der Forschung und Entwicklung einschränkt. Vor allem geht es um die Geschwindigkeit, die sowohl für neue Entwicklungen als auch für die Konversion dieser in marktfähige Produkte, Lösungen und Services erforderlich ist.
Die I/O-Performance, die im Augenblick realisierbar ist, hemmt den Fortschritt im Bereich HPC vor allem auf Gebieten wie der Simulation, der Künstlichen Intelligenz, Data Analytics sowie Deep Learning. Hier kommt es darauf an, sehr große Datensätze möglichst eng an den entsprechenden Processing Units im Zwischenspeicher zu halten – etwa bei Anwendungen wie Transfer und Reinforcement Learning.
Fujitsu unterstützt das EU-Projekt sowohl durch seine langjährige Erfahrung im Hinblick auf das Design, den Aufbau und Betrieb von HPC-Systemen als auch mithilfe eines speziellen Entwicklungsteams und den Produktionsmitteln des unternehmenseigenen Campus in Augsburg.
Echtzeiteinblicke in Simulationen
Die Lösung des I/O-Performance-Problems verspricht einen bedeutenden Schritt nach vorn in vielen akademischen und technischen Bereichen. Forscher und Ingenieure können Echtzeit-Einblicke in Simulationen erhalten – zum Beispiel bei Fahrzeug-Tests im Windkanal – und zudem ebenfalls in Echtzeit die entsprechenden Designparameter nachjustieren, während die Simulation noch läuft. Auch Wetter- und Klimamodelle benötigen eine hohe I/O-Leistung: Im Rahmen möglichst kurzer Rechenzyklen erstellte, präzise Vorhersagen erfordern große Datenmengen, die auf unterschiedlichste Art verarbeitet und von verschiedenen Zielgruppen genutzt werden.
Fujitsu zeigte auf der High.Performance-Messe ISC erstmals ein Prototyp-System, das im Rahmen des NEXTGenIO-Projekts entwickelt wurde. Das neue System hebt durch den Einsatz von Intel Optane DC Persistent Memory (NVRAM) auf Basis von Intels 3D-XPoint-Speichertechnologie die gegenwärtig bestehenden I/O-Beschränkungen auf. Dies ermöglicht einen Byte-addressierbaren Zugang für künftige Intel Xeon-Prozessoren bei deutlich höheren Geschwindigkeiten als die leistungsfähigsten Solid-State Drives (SSDs) heute bieten können.
Aktuell wird die Leistung eines HPC-Systems in Petaflops pro Sekunde (1015 floating point operations per second) gemessen. Die Partner, die in das Projekt involviert sind, zielen vor allem auf einen Schub für komplexe wissenschaftliche Projekte und Engineering-Modelle ab, die ihrerseits eine deutlich schnellere Simulations- und Datenanalyse- sowie Machine Learning-Performance voraussetzen. Der nächste Schritt besteht dann im Exascale Computing mit bis zu 1.000 Petaflops pro Sekunde.
Erstmaliger Zugang zu Exascale Computing
"Durch Überwinden des I/O-Engpasses und den erstmaligen Zugang zu Exascale Computing können wir die Forschung maßgeblich vor allem dort unterstützen, wo die heutige Technik noch teilweise enge Grenzen setzt", erklärte Glenn Fitzgerald, Chief Technology Officer, Product Business EMEIA bei Fujitsu. "So gewinnen Forscher wertvolle Einblicke und können ihre Vorhaben schneller realisieren. Die Beteiligung von Fujitsu an dem bedeutenden EU-Horizon-2020-Projekt beweist einmal mehr unsere Qualitäten als Partner der Wahl bei der Entwicklung von Spitzentechnologien. Das geht weit über unsere angestammten Technologie- und Fertigungskompetenzen hinaus und verweist klar auf unseren Co-creating-Ansatz, der uns, unsere Kunden und Partner sowie die gesamte Gesellschaft in einem Ökosystem einschließt."
"Die Hürden und Herausforderungen im Hinblick auf HPC sind schwer zu meistern – ohne Kollaboration geht es nicht. NEXTGenIO hat alle, die in diesem Bereich europaweit an der Spitze der Forschung und Entwicklung stehen, zusammengebracht", sagte Professor Mark Parsons, Director des EPCC and Associate Dean for e-Research an der University of Edinburgh und Koordinator von NEXTGenIO. "Ich freue mich sehr, dass Fujitsu unsere bisherigen Ergebnisse jetzt einem breiteren Publikum auf der ISC vorstellt. Die NVRAM-Technologie wird die HPC-I/O-Performance deutlich steigern. Und dank dem Augsburger Forschungs- und Produktionsstandort von Fujitsu konnte NEXTGenIO ein erstes funktionstüchtiges System mit dieser revolutionären Speichertechnologie entwickeln."
