HPE HPC & AIフォーラム 2019～HP-CAST Japan～

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みずきこいまる
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1 HPE HPC & AI フォーラム 2019 ~ HP-CAST Japan ~ ついに見えてきたメモリ主導型コンピューティングのカタチ! チップセットからエクサスケールスパコンまで HPE の製品戦略日本ヒューレットパッカード株式会社ハイブリッド IT 事業統括クラウドプラットフォーム統括本部ミッションクリティカルソリューション部藤川智博

The Machine プロジェクトのマイルストーンメモリ主導型コンピューティングの実現に向けた活動 2017 年 2017

月フォリオ全体に採用ロトタイプのス 2017 年 6 月シリコンレベルの信頼性 Gen-Zの主要なケールアップエクサスケールコン (Silicon

0のリリース DoE PathForward 賞 10サーバー 52 社以上のコン HPE Persistent Memory ソーシアムメンバー

月メモリ主導型コンピューティングのプロトタイプ稼働成功 2017 年 5 月世界最大規模のシングルメモリコンピューターシステムを発表 160TB

2017 年 11 月 DZNE が 100 倍高速で結果を取得 The Machine ユーザーグループ : 600 人以上のユーザー数 IEEE

48TB の共有メモリサンドボックスで Jungla 稼働遺伝子研究を加速 2018 年 4 月 Catalyst UKプログラム

2 The Machine プロジェクトのマイルストーンメモリ主導型コンピューティングの実現に向けた活動 2017 年 2017 年メモリ主導型コンピューテ 1 月 ~3 月ィングの原理をHPEポート The Machineプ 2018 年 1 月フォリオ全体に採用ロトタイプのス 2017 年 6 月シリコンレベルの信頼性 Gen-Zの主要なケールアップエクサスケールコン (Silicon Root of Trust) 技術をマイルストーンピューティング採用したHPE ProLiant Gen 仕様 1.0のリリース DoE PathForward 賞 10サーバー 52 社以上のコン HPE Persistent Memory ソーシアムメンバー HPE Superdome Flex 2016 年 2017 年 2018 年 2016 年 11 月メモリ主導型コンピューティングのプロトタイプ稼働成功 2017 年 5 月世界最大規模のシングルメモリコンピューターシステムを発表 160TB の共有メモリを搭載した The Machine プロトタイプ 1280 ARM コア 2017 年 6 月 DZNE と初のコラボレーションを発表 2017 年 11 月 DZNE が 100 倍高速で結果を取得 The Machine ユーザーグループ : 600 人以上のユーザー数 IEEE Rebooting Computing の取り組みでのリーダーシップの継続 2018 年 6 月メモリ主導型コンピューティングサンドボックス 48TB の共有メモリサンドボックスで Jungla 稼働遺伝子研究を加速 2018 年 4 月 Catalyst UKプログラム ARMとの提携によるHPE Apollo 70 HPC 英国の大学 3 校 ARM Cavium SuSEとのパートナーシップ Vanguard Astra Apollo 70 HPC 世界最大規模のARMスーパーコンピューター 2019 年 2019 年 6 月メモリ主導型コンピューティング開発キットをアナウンス

3 メモリ主導型コンピューティングとは? 2

4 現在のコンピューターアーキテクチャーの問題点 8 7 一般的なサーバープロセッサの最近の傾向 (2012 年を基準に ) 64+ コア数 CPU ソケットあたりのコア数 6 5 コアあたりのキャッシュ容量 4 コアあたりのメモリ容量 3 2 >4000 ピン数 8 DDR チャンネルコアあたりの I/O 帯域幅コアあたりのメモリ帯域幅 PCIe レーン数 Cores Pins DDR Channels PCIe Lanes 利用可能なメモリと I/O 帯域幅に対して CPU コア数が急速に増加 3

5 パーシステントメモリは救世主か? メモリアクセス ( バイト単位 ) ブロックアクセス ( 豊富なデータサービス ) Processor 1 ns SRAM/Cache 5 ns DRAM 100 ns Persistent Memory 100 s 1000 s ns Flash 10,000 ns Hard Disk 10,000,000 ns Tape 40,000,000 ns 揮発性不揮発性 ( パーシステント ) 2019 年 Intel 社より OPTANE DC パーシステントメモリ販売開始! これで問題解決? 4

6 パーシステントメモリは素晴らしいが接続方法に問題ありパーシステントメモリは PCIe スロットか DDR DIMM スロットに接続サーバー内にしか設置できない複数のサーバーでの共有が困難最大搭載数はスロット数により制限スロットに空きがない場合は CPU の増設が必要接続はシングルリンクのみマルチパスができないので性能や可用性に制限現在の一般的な x86 サーバー 5

7 DRAM PM DRAM PM DRAM PM DRAM PM それでも共有はできる? ネットワーク / ファブリックにも問題あり Server Server Server Server Ethernet 多すぎるプロトコル用途別に異なるプロトコルを併用システムが複雑にコストも増加メモリアクセスに最適なファブリックがないバイト単位でアクセスできない CPU ロードストアをサポートしていない SAS PM Persistent Memory データの共有には複雑なプロトコル変換が必要レイテンシーの増加帯域幅の減少コスト増加消費電力増加 6

8 メモリ主導型コンピューティング HPE が開発する次世代コンピューターアーキテクチャー

9 メモリ SoC RISC V 既存のプロセッサ主導型からメモリ主導型コンピューティングへメモリ CPU GPU SoC メモリメモリ ASIC SoC Quantum メモリプロセッサとメモリはで接続 8

10 新しいインターコネクト技術 Gen-Z とは? 9

11 DRAM PM DRAM PM Gen-Z: オープンな新しいインターコネクトプロトコルコンピュータアクセラレータメモリに最適化された広帯域低レイテンシー CPU CPU GPU FPGA GPU ハードウェア主導のマルチリンクマルチパス直接接続またはファブリック接続 IoT からエクサスケールまでオプティカルインターコネクトをサポート DRAM PM DRAM PM ネットワークストレージメモリストレージ I/O Dedicated or Shared Fabric-attached Memory

2019 年 8 月現在業界で幅広くサポートされたオープンなコンソーシアム (68) System OEM

Govt/Univ Cisco Cray Dell EMC Liqid H3C Hitachi HP HPE

Qualcomm Xilinx Everspin Micron Samsung Seagate SK

WD Broadcom IDT Marvell Mellanox Microsemi Sony Semi

3M Aces AMP FIT Genesis Contect Jess Link Lotes

Allion Labs Keysight Teledyne LeCroy ETRI IIT Madras

12 2019 年 8 月現在業界で幅広くサポートされたオープンなコンソーシアム (68) System OEM CPU/Accel Mem/Storage Silicon IP Connect Software Govt/Univ Cisco Cray Dell EMC Liqid H3C Hitachi HP HPE Huawei Lenovo NetApp Node Haven Nokia Yadro AMD Arm IBM Qualcomm Xilinx Everspin Micron Samsung Seagate SK Hynix Smart Modular Spintransfer Kingston Tech Toshiba WD Broadcom IDT Marvell Mellanox Microsemi Sony Semi Avery Cadence Intelliprop Mentor Mobiveil PLDA Synopsis 3M Aces AMP FIT Genesis Contect Jess Link Lotes Luxshare Molex Samtec Senko TE Redhat VMware Eco/Test Allion Labs Keysight Teledyne LeCroy ETRI IIT Madras Oak Ridge Simula UNH Yonsei U Technology Service Provider Google Microsoft Node Haven

13 Gen-Z 開発関連製品を続々リリース SFF-TA-1002 ユニバーサルコネクタ初の Gen-Z 規格対応アナライザ / ジャマー Summit M5x 新しい 256GB Gen-Z メモリモジュール ZMM (Gen-Z Memory Module) 12

高い互換性 : OS の変更なしに Gen-Z をサポート NVMe Driver

14 高い互換性 : OS の変更なしに Gen-Z をサポート NVMe Driver NVDIMM Driver ブロックストレージパーシステントメモリメッセージング Gen-Z の論理 PCIe (LPD) 機能を利用 PCIe ディスカバリで検出標準の NVMe ドライバを使用既存のパーシステントメモリ対応ファイルシステムを利用既存の NVDIMM ドライバを使用 Ethernet NIC ドライバをエミュレート Gen-Z で Ethernet をトンネリング HPC MPI 向けの OFI/Libfabric 13

15 Gen-Z が既存のコンピューターアーキテクチャーを大きく変革現行のアーキテクチャーは CPU により制限メモリ主導型コンピューティング : メモリの速度で全てのコンポーネントを組み合わせる PCI DDR SATA Ethernet 1 つの CPU に接続可能なコンポーネント数を超えた場合は別の CPU が必要 14

16 HPE は様々な業界標準規格の普及に尽力した歴史を持つ 15

17 CXL (Compute Express Link) とは? CPU とデバイス間の新しいオープンなインターコネクト Intel 社など 9 社が共同で 2019 年 3 月に発表一般的な PCIe 物理層の上で流れる新しいプロトコル最初の CXL は PCIe 5.0 で登場予定 PCIe 5.0 スロット CXL 設立プロモーター 16

18 CXL と Gen-Z のカバー領域低レイテンシーメッセージングノード内のメモリやアクセラレータラックスケールのコンポーザブルインフラメモリ主導型コンピューティングお互いオープンな規格なのでコラボレーションも可能! ブリッジノード内接続ノード外接続 17

19 メモリ主導型コンピューティングの製品化戦略 HPE が計画する Gen-Z 製品 18

20 エクサスケールスーパーコンピューター X PathForward プログラム技術の破壊的シフトを促進 3 シリコンフォトニクスの設計と製造 Organizations Jointly Delivering Gen-Z Technology チップセットの開発 Over 3 Years Gen-Z オプティカルインターコネクトの開発 Gen-Z ファブリックに接続されるメディアデバイスの開発 19

21 なぜオプティカルインターコネクト? 管理が大変もしこれら多くのケーブルを 1 本の光ケーブルに置き換えることができたら? エレガント! 20

ヨタバイトファブリックサイズ : 2 24 アドレスデバイス 1,600 万台処理能力 : 2 70 FLOPs

22 Gen-Z とオプティクスインターコネクトが切り開く広大な拡張性フォトニクス接続で距離をなくすことにより数キロメートル以上の距離でもメモリ速度の通信を実現ファブリックメモリ空間 : 2 92 バイト 4,096 ヨタバイトファブリックサイズ : 2 24 アドレスデバイス 1,600 万台処理能力 : 2 70 FLOPs エクサスケールコンピューター 1,600 台 HPE は Gen-Z を核として PathForward システムを構築 21

メモリ主導型コンピューティングサンドボックス米国にて稼働開始初の商用製品を使ったメモリ主導型コンピューティングの検証環境 HPE Superdome Flex 上に The Machine ソフトウェアを実装先進的な顧客パートナーが非常に大きなワークロードの稼働実験を実施中サンドボックスの仕様 2 ラック 16

23 メモリ主導型コンピューティングサンドボックス米国にて稼働開始初の商用製品を使ったメモリ主導型コンピューティングの検証環境 HPE Superdome Flex 上に The Machine ソフトウェアを実装先進的な顧客パートナーが非常に大きなワークロードの稼働実験を実施中サンドボックスの仕様 2 ラック 16 シャーシ 64 CPU ソケット 2,304 CPU コア 48 TB メモリソフトウェア定義スケーラブルメモリ計算ノードとメモリノードの分離インターコネクト NUMAlink( 高速低レイテンシー ) メモリ主導型コンピューティングサンドボックス Memory-Driven Computing Sandbox 22

24 第 2 世代 Superdome Flex 絶賛販売中 Intel Xeon スケーラブルプロセッサ Cascade Lake を搭載業界最大の拡張性最大 32 ソケット /896 コア /48TB DRAM HPC Artificial Intelligence 業界最高の信頼性 % の高可用性を実現スモールスタートモジュラー型で 5U から導入可能 23

メモリソケット 48 枚メモリソケット 384 枚最大搭載可能メモリ合計 120 TB* Intel Xeon

25 パーシステントメモリのサポートにより史上最強のメモリマシンにシングルシステムとして最大 8 シャーシ 32 ソケットまでスケールアップ拡張が可能 + 128GB DDR4 Memory 512GB Persistent Memory 最大 192 枚最大 192 枚 5U, 4 ソケットシャーシメモリソケット 48 枚メモリソケット 384 枚最大搭載可能メモリ合計 120 TB* Intel Xeon スケーラブルプロセッサの仕様によりシングルシステム ( パーティション ) の最大搭載可能メモリは 64 TB ですまた実際にサポートされる容量は利用する OS/ ハイパーバイザーに依存します 24

26 まとめ 25

27 まとめメモリ主導型コンピューティングの開発は順調に推移 Intel 社から初の DIMM 型不揮発性メモリ Optane DC パーシステントメモリの製品出荷開始新インターコネクト技術 Gen-Z に新たに Microsoft や Hitachi が参加メンバー数は 70 社近くに Gen-Z 開発関連製品 ( プロトコルアナライザメモリモジュールなど ) が続々と販売開始 CPU とデバイス間の新しいインターコネクト技術 CXL 発表 Gen-Z と容易な相互接続が可能にメモリ主導型コンピューティングがいよいよ製品化へ HPE が Gen-Z チップセットとオプティカルモジュールを開発エクサスケールを実現する HPE の次世代スーパーコンピューターに Gen-Z を導入メモリ主導型コンピューティング開発キットを発表来年提供開始第二世代 Superdome Flex でパーシステントメモリをサポート最強のメモリマシンとして絶賛販売中 26

28 Thank you

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HPE HPC & AI フォーラム 2018 講演資料 HPE HPC & AI フォーラム 2018 メモリ主導型コンピューティングがいよいよ現実に! 大容量メモリ搭載サーバーが描く未来への軌跡日本ヒューレットパッカード株式会社ハイブリッド IT 事業統括クラウドプラットフォーム統括本部ミッションクリティカルソリューション部藤川智博メモリ主導型コンピューティング開発の背景 : ムーアの法則の終焉? マイクロプロセッサデータの伸び 10 7 10