HP2C製品紹介 - CFDアプリケーションでの導入効果の紹介

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STAR-CDワークフローとPanasas

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Panasas社とCD-adapco社の強固な協力関係は、CAEシュミレーションにおける大きなメリットをユーザにもたらします。CD-adapco社は、STAR-CDによって、Linuxクラスタ上で高精密なCFDシュミレーション、設計最適化、流体-構造連携など非常に複雑なシュミレーションの要求に答えています。Panasas社のストレージソリューションを活用することで、より効率的に、また、短時間で処理することが可能となります。

STAR-CD 3.26 性能テスト
Car Aerodynamics – 2M cells、 Segregated AMGソリューション法、10回の反復計算、各反復計算時には、230MBのデータを保存

補足：PanFSでは、I/Oは計算時間全体の30%(19秒)を占める。一方、NFSでは、48%(40秒)がI/O処理の時間となる。PanasasスケールアウトNASアプライアンスは、ほぼ2倍の性能向上(116MB/s)が得られている。
Engine Cooling – 4M cells、 Segregated AMGソリューション法、200回の反復計算、各反復計算時には、330MBのデータを保存。

補足：PanFSでは、I/Oは計算時間全体の23%(360秒)を占める。一方、NFSでは、47%（1059秒）がI/O処理の時間となる。PanasasスケールアウトNASアプライアンスは、ほぼ3倍の性能向上(183MB/s)が得られている。

詳細は、CD-adapco社ホームページ www.cd-adapco.com をご参照ください。

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▼ Panasas ストレージソリューションが提供可能NFSに対するSTAR-CDの性能改善

自動車、航空宇宙をはじめとする製造業では設計サイクルを短縮し、コストを削減することが求められています。一方、安全性や環境に対する配慮は、より高い要求に答えることが必要になります。また、厳しいビジネス上の競争に勝ち抜くためには顧客が求める高い品質と優れたデザインが必要になります。

Linuxクラスタは、このような製造業が直面する困難な課題に対して、CAEシュミレーションをより高速に、また、低コストで実施するためのソリューションを提供し、活用されています。このようなCAEシュミレーションにおけるLinuxクラスタは、シュミレーションの解析規模や要求されるスケーラビリティが増大するに伴ってI/O処理がボトルネックとなるケースが増大しています。
従来から並列処理におけるI/O処理は、ボトルネックとして認識されていましたが、現在ではより高いスケーラビリティと絶対的な性能が求められるようになり、従来よりもI/Oのボトルネックは大きな問題となっています。

LinuxクラスタがCAEシュミレーションに革新をもたらしたように、PanasasのActiveStorストレージソリューションは、LinuxクラスタにおけるI/O処理に革新をもたらし、更にCAEシュミレーションの発展と利用促進を図ることを可能とします。Panasas ActiveStorは、CAEシュミレーションとLinuxクラスタの利用効率と速度向上を実現するために次の利点があります。

計算とI/Oの双方のスケーラビリティの向上をアプリケーションにもたらす　
大規模なCAEシュミレーション結果のポスト処理をより効率的なデータ移動で実現する

ActiveStor機能	STAR-CDでの利点
DirectFlow プロトコル	性能：パラレルI/Oによる高い性能とボトルネックの解消 CAEシュミレーションでの生産性：パラレルI/Oによる高いシングルジョブでの高いスケーラビリティと複数ジョブでのスループット
‘Unified Storage’ インフラストラクチャ	CAEワークフローでのコラボレーション：CAEシュミレーションとプリ・ポスト処理のデータ共有の効率化と複数プロトコルサポートによるプラットフォーム非依存の共有データへのアクセス
シングル・グローバルネームスペース	ITマネージメントでのオーバヘッドの低減：ストレージマネージメントとデータ管理をシンプルに実行可能な運用管理機能と増設時の容易なオペレーション
NFSとCIFSサポート	システムインテグレーション：異機種混在のCAE環境における複数プロトコルのサポートによる用意なシステム導入と運用

▼ Panasasを利用する利点

ハイパフォーマンス
CFDシュミレーションのもモデル規模が大きくなり、そのようなモデルをより多くのプロセッサコアで処理することが一般的になりつつあり、現在、アプリケーションの性能とスケーラビリティは、I/O処理によって、制限されています。このようなI/O処理でのボトルネックにPanasasのストレージソリューションがどのように対処するかを示すためのテストとして、STAR-CDの性能テストモデルを利用したテストを行い、その結果を公開しています。Panasasストレージソリューションでは、Linuxクラスタの各ノードからのI/O処理を並列に処理することが可能であり、NFSサーバ自身の処理能力とI/Oの逐次処理というNFSでのボトルネックが解消されます。

アプリケーション	STAR-CD 3.26
クラスタ	32コア、8ノード、デュアルコアXeonプロセッサ、InfiniBand
ネットワークスイッチ	ノンブロックGbEスイッチ
ストレージ	Panasas ActiveStor 5000 (10TB) NAS (4 SASディスク、RAID 0、標準NFS)

CAEワークフローでのコラボレーションの強化
しばしは、CAEのワークグループは、CAEのワークフローの各ステージ、例えば計算シュミレーションとプリ・ポスト処理毎に異なったストレージシステムを利用しています。各ステージ間でデータをやり取りする場合、各ストレージシステム間で、データの転送を行い各ストレージでデータを二重に保持するか、ネットワークを経由してのデータアクセスが必要になります。解析規模が大きくなり、処理データのサイズとアクセス頻度が大きくなるに従って、このようなデータのやり取りは、データ処理の遅延が大きな問題になり、また、データの管理も複雑になります。

Panasas ‘Unified Storage’
Panasasの‘Unified Storage’は、CAEのワークフローの各段階でシームレスにデータへのアクセスを可能とします。データの不用なコピーや2重保存などを必要としないこのPanasas ActiveStorによるストレージソリューションは、CAEのワークフローの生産性の向上を可能とします。ネットワーク経由での大規模ファイルの転送は、システムの負担になるだけでなく、CAEワークフローの各ステージの連携を大きく阻害する要因となります。このような阻害要因の排除を可能とするのが、Panasas ActiveStorです。

より短い時間での成果を得るためのアーキテクチャ
Panasas ActiveStorは、共有ストレージ上でのシングルネームスペースを提供するパラレルストレージソリューションです。CAEシュミレーションとプリ・ポスト処理などの各ステージのCAEワークフローでのストレージ統合を可能とします。また、Panasas ActiveStorは、最新のオブジェクトベースのストレージアーキテクチャを採用することで、従来のブロックベースのI/Oではなく、I/O処理を一つのオブジェクトとして処理することで、クラスタの計算ノードからのI/O要求をパラレルに処理することを可能とします。NFSとNAS(Network Attached Storage)アーキテクチャのボトルネックを解消する新しいストレージアーキテクチャとなります。 I/O負荷の大きなCFSシュミレーション（非定常、LESなど）をLinuxクラスタで行い場合、このPanasas ActiveStorのパラレルI/Oは、アプリケーションのスケーラビリティの向上とより高いスループットを提供します。

シンプルなストレージマネージメント
Panasas ストレージシステムは、シームレスに短時間で導入が可能です。システムの導入、ストレージの追加、システムのアップグレードなどに際して、ホストシステムのリブートや稼働中のストレージシステムの停止やリスタートなどは必要ありません。シングルコンソールでの運用管理とモニター機能によって、ストレージクラスタ全体の管理と運用が可能です。ストレージの追加に際しては、自動的に追加のストレージが認識され、システムに組み込まれます。同時に、追加されたストレージに対して、最適な負荷分散が行われます。このシンプルで直感的な運用管理のアプローチは、ITインフラのオーバヘッドを低減し、運用管理の生産性の向上を図ることを可能とします。