90.2パーセントの効率で8064コアで151.3 TFlops。
Windows Azureは、大規模コンピューティング（ビッグコンピューティング）の要件をコスト効率よく確実に満たすクラウドプラットフォームを顧客に提供します。 Windows Azureの開発時には、高出力とスケーラビリティのインフラストラクチャ、新しいインスタンス構成、および新しいHPC Pack 2012が使用されたため、Windows Azureは大規模コンピューティングを使用するアプリケーションに最適なプラットフォームになりました。 実際、Windows AzureはLINPACKベンチマークを使用してテストされており、大規模コンピューティングにおけるWindows Azureのパワーが確認されています。 ネットワークのパフォーマンスは非常に印象的で、8064コアで90.2％の効率で151.3 TFlopsに達しました-これらの結果はトップ500に送られ、研究者はトップ500に世界のトップ500の強力なスーパーコンピューターが含まれることを確認する証明書を受け取りました。
スケールコンピューティング機器
大規模コンピューティングに対するマイクロソフトの関心を考慮して、顧客の高性能コンピューティングニーズを満たすために機器が導入されました。 2つの高性能構成が提示されました。 最初は8個のプロセッサと60 GBのRAM、2番目は16個のプロセッサと120 GBのメモリです。 どちらの構成も、 MPI （メッセージパッシングインターフェイス）アプリケーション用のRDMA （リモートダイレクトメモリアクセス）を備えたInfiniBandネットワークをサポートしています。
•周波数2.6 GHzのデュアルIntel Sandybridgeプロセッサー。
•1600 MHzの速度のDDR3メモリ。
•ストレージおよびインターネットアクセス用の10 Gbネットワーク。
•RDMAを使用した帯域幅40 Gb / sのInfiniBand（IB）ネットワーク。
MicrosoftのInfiniBandネットワークは、計算ノード間のRDMAへのリモートダイレクトアクセスを可能にする接続を提供します。 MPI（API nadami exchange interface）ライブラリを使用するアプリケーションの場合、RDMAは複数のコンピューター上のメモリを1つのプールに結合することを可能にします。 RDMAを使用すると、クラウド内のコンピューターの理論上のピークパフォーマンスに匹敵するパフォーマンスが得られます。これは、大規模コンピューティングを使用するアプリケーションにとって特に重要です。
新しい高性能RDMA対応構成は、HPCや、複数のコンピューターへのスケーリングが必要なエンジニアリングモデリングや天気予報などのその他の要求の厳しいアプリケーションに最適です。 高速プロセッサと低ネットワーク遅延により、大規模なモデルを起動でき、シミュレーションがより速く完了します。
LINPACKベンチマーク
大規模なハードウェアコンピューティングの生産性を実証するために、MicrosoftはLinPackベンチマークを実施し、その結果は世界中のトップ500のスーパーコンピューターの1つとして取得および認定されました。 LinPackベンチマークは、線形方程式Ax = bの密行列n * nの計算速度を測定することにより、浮動小数点演算の計算能力を示します。これは一般的なエンジニアリングタスクです。 これにより、実際の問題を解決する際のパフォーマンスのおおよその見積もりが提供されます。
マイクロソフトは、800.2コアで91.3％の効率で151.3 TFlopsの結果を達成しました。 有効な数値は、システムがアプローチできる理論上の最大性能にどれだけ近いかを示しています。 この数は、Hz単位のマシンの周波数に、1サイクルで実行できる操作の数を掛けて計算されます。 クラスターコンピューティングのパフォーマンスと効率に影響する要因の1つは、内部ネットワーク接続を使用する能力です。 これが、Windows Azureが大規模コンピューティングにInfiniBandとRDMAを使用する理由です。
以下は、151.3 TFlopsのパフォーマンスを示すLinPackベンチマークテストの結果です。
Hyper-Vを備えたWindows Azureでホストされている仮想マシンで実行されているWindows Server 2012を使用した場合に結果が達成されたことは印象的です。 効率的な実装のおかげで、Windows Azureで実行されている高性能アプリケーションで、独自の専用HPCクラスターと同じパフォーマンスを得ることができます。
Windows Azureは、MPIアプリケーション用にInfiniBand RDMAネットワークを仮想化する機能を提供する最初のパブリッククラウドプロバイダーです。 コードが遅延の影響を受けやすい場合、クラスターはマシン間で4マイクロ秒のパケットを2.1マイクロ秒で送信できます。 InfiniBandは高帯域幅も提供します。 つまり、アプリケーションのスケーラビリティが向上し、時間とコストが削減されます。
アプリケーションのパフォーマンス
以下のグラフは、最近発表された構成を使用して、 NAMD Molecular Dynamic SimulationプログラムがWindows Azure上で実行される異なる数のコアにどのようにスケーリングするかを示しています。 16コアマシンのインスタンスを使用してアプリケーションを実行したため、32台以上の原子力マシンで実行するには、ネットワークを介したデータ転送が必要です。 RDMAネットワークでは、NAMDプログラムは問題なく機能し、コアの追加によりソリューションに費やされる時間が大幅に短縮されました。
シミュレーションの規模が、アプリケーションと特定のモデルの両方、および解決される問題に依存しているのは良いことです。
現在、高性能な機器を特定のパートナーグループでテストしており、Microsoftは2013年に幅広い聴衆に提供します。
Windows AzureはMicrosoft HPC Pack 2012でスケールコンピューティングをサポートします
マイクロソフトは2年前にWindows Azureのスケールコンピューティングサービスのサポートを開始しました。 リソースを集中的に使用するアプリケーションには、大量の計算能力が必要であり、通常は計算に何時間も何日も待つ必要があります。 大規模コンピューティングの例には、複雑なエンジニアリング問題のモデリング、財務リスクの理解、病気の調査、天気予報、メディアデータのトランスコード、または大規模なデータセットの分析が含まれます。 大規模なコンピューティングを実行しているお客様は、必要なコンピューティング能力をサポートおよび拡大するためにクラウドテクノロジーにますます依存しています。これにより、柔軟性が向上し、節約が実現します。
2010年12月、Microsoft HPC Packは初めて、クラウドコンピューティングを優先してローカルコンピューティングクラスターの使用を拒否する「ブレークスルー」の機会を提供しました（つまり、需要を満たすためにクラウドから追加のリソースを即座に消費できました。ピーク使用時の状況）。 これにより、消費者はWindows Azureを簡単に使用してピーク需要を処理できます。 HPC Packは、作業のバックアップとスケジューリングを担当し、多くのお客様は、Windows Azureのクラウドコンピューティングリソースを使用することで、直接的な投資回収を実現しています。
今日、マイクロソフトは2006年以来、クラスターコンピューティングソリューションの4番目のリリースを発表しました。 HPC Pack 2012は、Windows Azureのコンピューティングクラスター、専用サーバー、部分サーバー、デスクトップコンピューター、およびハイブリッドシステムの管理に使用されます。 クラスターは、ローカル（オンプレミス）とクラウド内の両方で、スケジュールベースまたはオンデマンドベースで完全に使用でき、必要な場合にのみアクティブになります。
新しいリリースは、Windows Server 2012のサポートを提供し、ライセンスサーバー、作業を実行するための新しい要素とその依存関係、メモリの新しい作業計画ポリシーなどのローカル（オンプレミス）リソースへのアクセスを提供するWindows Azure VPN統合を含みますコア、データ配信の管理に役立つ新しい監視ツールとユーティリティ。
Microsoft HPC Pack 2012は、早ければ2012年12月に利用可能になります。
今日のWindows Openworkでの大規模コンピューティング
Windows Azureは最初から、大規模コンピューティングをサポートするように設計されています。 顧客とパートナーは、Microsoft HPC Pack 2012または独自のアプリケーションを使用して、数万のコアを備えた大規模なコンピューティング環境を迅速に拡張できます。 例では大規模コンピューティングを示しているため、テスト用にWindows Azureのこれらの機能を既に追加しています。
ソルベンシーII規制当局のリスク報告
ミリマンは、保険数理および関連製品およびサービスの世界最大のサプライヤの1つです。 MG-ALFAアプリケーションは、リスクモデリングのために保険会社や金融会社で広く使用されており、Microsoft HPC Packと統合されて、HPCクラスターで決済を配布したり、Windows Azureで作業を「中断」したりします。
保険会社がソルベンシーII規制当局のリスクレポートを収集できるように、ミリマンはWindows Azureで使用されるサービスとしてMG-ALFAも提供しています。 これにより、顧客は、設備投資やローカル（オンプレミス）クラスターの管理なしで、複雑なリスク計算を実行できます。 Millimanのこれらのソリューションは1年以上稼働しており、顧客はこのクラスターで最大8,000個のWindows Azureコアを使用しています。
MG-ALFAは、数万のWindows Azureコアに確実に拡張できます。 新しいモデルをテストするために、Millimanは45,500個のWindows Azureコアを使用して5,800個のタスクを計算し、わずか24時間で100％成功しました。 十分に大きなスケーラビリティでアプリケーションを実行できるため、近似またはプロキシモデリング手法を使用しなくても、結果が速くなり、結果に対する信頼性が高まります。 ほとんどの企業では、複雑で時間のかかる予測を四半期ごとに完了する必要があります。 大きな計算能力がなければ、結果を待つ時間を妥協するか、実行するモデルのサイズを小さくする必要があります。 Windows Azureは方程式を変えています。
世界の保険費用
タワーズワトソンは、グローバルな専門サービス会社です。 MoSesの金融モデリングプログラムは、国際的な保険会社が新しいオファーを開発し、金融リスクを管理するために広く使用されています。 MoSesはMicrosoft HPC Packと統合されており、クラスター全体にプロジェクトを配布します。これは、Windows Azureへの移行にも貢献します。 先月、Towers Watsonは、Windows Azureを優先クラウドプラットフォームとして借りていたと発表しました 。
パートナー向けのTowers Watsonの最初のプロジェクトの1つは、世界中の生命保険のコストをモデリングすることにより、Windows Azureコンピューティング環境のスケーラビリティをテストすることでした。 チームはMoSesプログラムを使用して、地球上の70億人すべての生涯保険の発行コストの個別の方法論的計算を実行しました。 自然経済リスクのシナリオを考慮して、計算は1000回繰り返されました。 短時間で計算を完了するために、MoSesはHPC Packを使用して、これらの計算をWindows Azure内の50,000個の並列コアに配信します。
Towers Watsonは、数時間のリアルタイムで100,000時間のコンピューティング作業を完了する能力に感銘を受けました。 保険会社は、金融モデリングの頻度と複雑さに対する要求の高まりにますます直面しています。 この例は、Windows Azureが保険会社に提供する特別な機能を示しています。 Windows Azureを使用すると、保険会社は財務モデルをより正確、迅速、効果的なリスクおよび資本管理の正確さで実行できます。
ヒトゲノム解析の高速化
クラウドコンピューティングは科学の視野を広げ、人間のゲノムと病気をよりよく理解するのに役立ちます。 一例として、ゲノム研究協会（GWAS）があります。これは、ヒトの病気の原因となる遺伝子マーカーを特定します。
David HeckermanとMicrosoft ResearchのeScience研究グループは 、FaST-LMMと呼ばれる新しいアルゴリズムを開発しました。FaST-LMMは、以前よりも数桁大きいデータセットを分析することで、病気への新しい遺伝的リンクを見つけることができます。以前よりもデータ内の信号。
Windows Azureリサーチチームの目標は、アプリケーションのテストを成功させることです。 27,000のWindows Azure処理コアでFaST-LMMを備えたMicrosoft HPC Packを使用して、Wellcome Trustが実施した英国の人口調査のデータを分析します。 彼らは、63,524,915,020組の遺伝子マーカーを分析し、これらのマーカーと冠状動脈性心臓病、高血圧、炎症性腸疾患（クローン病）、関節リウマチ、および1期および2期糖尿病との関係を探しました。
HPC Packシステムでは、72時間で1,000,000以上のタスクがスケジュールされました。これは、190万時間のコンピューティングに相当します。 このような計算には、単一の8コアサーバーで25年の計算が必要です。 その結果、遺伝子とこれらの疾患との間の新しい関係を発見する能力は、予防と治療の潜在的な突破口を作るのに役立ちます。
この分野の研究者は、研究室で独自に検証するために結果に自由にアクセスできます。 これらの研究者は個々のペアから結果を計算でき、FaST-LMMアルゴリズムはWindows Azure Data Marketplaceでオンデマンドで自由に利用できます。
大規模コンピューティング
大規模で強力かつスケーラブルなインフラストラクチャ、新しいインスタンス構成、およびMicrosoft HPC Pack 2012を備えたWindows Azureは、スケールコンピューティングを使用するアプリケーションに最適なプラットフォームになるように設計されています。 大規模なコンピューターコンピューティングに関心がある場合は、bigcompute @ microsoft.comでマイクロソフトに連絡してください。
-Windows Azureプロダクトマーケティング担当ゼネラルマネージャーBill Hilf
-翻訳Vladimir Khlyzov、MGUPIの大学院生vlkhlyzov@gmail.com。