HPC 응용의 런타임 실행 패턴에 따른 소프트웨어 정의 계산 구조 분석

Abstract

최근 기기들의 고성능화에 따라 데이터양의 폭증 및 트래픽 동적 변이가 심화되고 더불어 클라우드 컴퓨팅의 확산으로 데이터 서비스의 다양성을 고려한 소프트웨어 중심의 자원 관리가 중요해지고 있다. 대용량 데이터를 고속으로 처리해야 하는 데이터 집약적인 HPC 응용은 실행 요구사항 중 실시간 분석 및 예측을 요구하는 경우 적시적 데이터 처리 및 분석과 결과 검증에 시간제한 요소를 고려하여 소프트웨어 정의 중심의 계산 및 전송구조를 정의하고 실행해야 한다. 본 논문에서는 고성능 데이터 전송 환경인 ScienceDMZ에 대한 국내외 동향과 소프트웨어 정의 기술을 바탕으로 실시간 처리 및 결과 검증 문제를 해결을 요구하는 응용에 대한 실행 패턴을 분석한다. 이를 위하여 기상 예보 계산 모델의 실행 패턴 분석과 시간적인 한계를 가진 고성능 연구를 위한 적시적 데이터 저장과 계산 실험의 통합적 연동의 필요성을 제안한다. 또한 응용 프로그램의 이해를 기반으로 자원 사용 사례 패턴에 따라 실행 자원을 동적으로 할당 및 반환하는 것이 중요하다. 본 논문은 데이터 집약적인 HPC 응용 사례로 WRF 모형을 선정하여 수집된 입력 데이터의 변화에 따른 분석의 런타임 특성을 분석한다. 분석 결과를 통해 적시적으로 데이터를 할당하는 HPC 응용을 위한 소프트웨어 정의 계산 구조를 정의하고 중요성을 제고하였다.

In the advent of high performeding and sophisticated devices, explosion of large-scale data and dynamic variation of traffic change are intensifying. Cloud computing enables software-based resource management considering diversity of data services over on-demand computing infrastructure. As real-time analysis of large-scale data and forecasting of data-intensive HPC application are required, software definition technology should be applied to temporal data processing, analysis, and result verification. In this paper, we have investigated trends and software definition technologies of ScienceDMZ, which provides high speed data transmission environment for scientific big data. In order to solve the problem of real-time processing and result verification, we propose a temporal application and integration of data storage and calculation experiment for high performance research with time limit through weather forecast infrastructure. It is also important to identify resource use case patterns based on the understanding of application programs and assign them appropriately. This paper analyzes the runtime characteristics of input data by selecting WRF model as a data - intensive HPC application. We defined the execution structure of the HPC application that allocates the data in a timely manner through the analysis results and raised the importance.