Google雲端推出專為高效能運算(HPC)設計的映像檔,該映像檔無論是在訊息傳遞介面(Message Passing Interface,MPI)基準測試,還是HPC應用程式基準測試,效能都較標準CentOS映像檔快上許多。用戶現在已經可以從Google雲端市集,免費下載最新的HPC虛擬機器映像檔。

Google從去年開始,便針對HPC應用進行了一連串調校,為的是要最佳化雲端上MPI效能,使用最佳實踐配置,可將MPI乒乓測試延遲降至10微秒以下,這些調校可以直接被應用到應用程式中,進而提高Google雲端上HPC工作負載的效能。但Google提到,建構最佳實踐虛擬機器映像檔,需要同時具備系統專業和Google雲端知識,因此他們釋出預配置的HPC映像檔,讓用戶能以該映像檔為基礎,更簡單地維護映像檔。

預先配置的HPC映像檔讓用戶可開箱即用,快速創建最佳化CPU和網路效能的執行個體,降低小MPI訊息的延遲,使得高度仰賴點對點和集體通訊(Collective Communication)的應用程式,能因此獲得效能上的助益,而且因為減少了可能造成效能變化的系統抖動(Jitter),使得單節點高效能更加可預測。

Google表示,HPC映像檔中採用的一系列調校,皆經過廣泛的HPC工作負載測試,能提供一致的多節點高效能,可作為標準CentOS 7映像檔的替代。HPC映像檔的調校與最佳化,包括預設停用英特爾超執行緒,除了效能更可預測之外,也降低部分HPC工作的執行時間,而對於會大幅影響MPI應用程式的MPI集體演算法,Google使用英特爾MPI集體演算法,適用於常見的MPI配置。

HPC映像檔還啟用忙碌輪詢(Busy Polling),減少網路接受路徑(Network Receive Path)中的延遲,除此之外,該映像檔還提高原本限制系統資源使用的用戶限制,Google提到,由於系統資源預設限制通常對HPC工作沒有用處,因為叢集中的運算節點不會跟多個用戶共享。Linux防火牆以及SELinux也在HPC映像檔中停用,以進一步提高MPI效能,另外,也會停用CPUIdle,不會讓執行個體進入低功耗模式。

Google拿標準CentOS映像檔以及HPC虛擬機器映像檔,比較其MPI乒乓測試延遲,並且執行有限元素分析ANSYS LS-DYNA、計算流體動力學ANSYS Fluent以及天氣建模WRF等實際應用程式,比較兩者效能表現。英特爾MPI乒乓測試量測一對虛擬機器間,傳送固定大小訊息的延遲,與標準CentOS相比,HPC映像檔最高可減少50%的乒乓延遲,而在實際HPC應用程式的測試上,HPC映像檔在ANSYS LS-DYNA,獲得比標準CentOS還多25%的效能,而在ANSYS Fluent以及WRF,則也有6%的效能改進。


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