JP4560435B2

JP4560435B2 - 高性能計算システム及び高性能計算方法

Info

Publication number: JP4560435B2
Application number: JP2005117403A
Authority: JP
Inventors: ディーバリュージェイムズ; アールアーリーギャリー
Original assignee: Raytheon Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 2004-04-15
Filing date: 2005-04-14
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2025-04-14
Also published as: EP1814029A3; MY147118A; EP1814029A2; US20190294576A1; US9037833B2; US20050235092A1; KR101159377B1; US20150212964A1; CA2503775C; US10289586B2; EP1566738A2; EP1566738A3; KR20070011503A; CA2503775A1; IL178608A0; CN1704921A; IL178608A; US20130103929A1; JP2005316997A; TWI338232B

Description

本発明は、一般的に、データ処理の分野に関し、特に、高性能計算システム及び高性能計算方法に関する。

高性能計算（ＨＰＣ）は多くの場合、複雑な物理的現象又はアルゴリズム現象をモデリングし、シミュレーションし、解析する科学者及び技術者によって用いられる計算システムによって特徴付けられる。現在、ＨＰＣマシンは通常、ノードと呼ばれる数多くの、１つ又は複数のプロセッサから成るＨＰＣクラスタを用いて設計されている。大部分の大規模の科学アプリケーション及び工学アプリケーションについては、性能は、個々のノードの速度ではなく、個々のノードの並列スケーラビリティによって主に判定される。したがって、スケーラビリティは多くの場合、そのような高性能クラスタを構築するか購入するうえでの制約要因である。スケーラビリティは通常、ｉ）ハードウェア、ｉｉ）メモリ帯域幅、Ｉ／Ｏ帯域幅、並びに通信帯域幅、ｉｉｉ）ソフトウェア、ｉｖ）アーキテクチャ、及びｖ）アプリケーションに基づいたものとみなされる。

大部分の通常のＨＰＣの環境における処理帯域幅、メモリ帯域幅、及びＩ／Ｏ帯域幅は通常、うまくバランスがとれておらず、したがって、うまくスケーリングされていない。多くのＨＰＣ環境は、ハイエンドのデータ処理要件を満たすＩ／Ｏ帯域幅を有していないか、インストールされている不必要な構成部分が多すぎるブレードによって構築されており、このことはシステムの信頼度を劇的に低減する傾向にある。よって、多くのＨＰＣ環境は、生産指向環境における効率的な処理を行ううえでの頑健なクラスタ管理ソフトウェアを備えない場合がある。

本願の開示は、マザーボード、マザーボード上に統合される８つ以上のポートを備えるスイッチ、及びＨＰＣジョブを実行するよう動作可能な少なくとも２つのプロセッサを備え、各プロセッサは統合スイッチに通信可能に結合され、マザーボード上に統合される。

本発明は、いくつかの重要な技術上の効果を有する。例えば、本発明の１つの考えられる効果として、集中スイッチング機能を少なくとも部分的に、削減するか、分散させるか、除去することによって、本発明が通常のＨＰＣ帯域幅の、場合によっては、４倍から８倍の、より大きな入出力（Ｉ／Ｏ）性能を備える場合があるということがある。実際に、特定の実施例では、Ｉ／Ｏ性能はプロセッサ性能にほぼ等しい場合がある。このうまくバランスがとれた手法が通信オーバヘッドから受ける影響はより少ない場合がある。よって、本発明はブレード性能とシステム全体の性能とを向上し得る。考えられる別の効果としては、相互接続レーテンシの低減がある。更に、本発明は、通常のブレードよりも、容易にスケーリング可能であり、信頼度が高く、フォールト・トレランスが高い場合がある。なお別の効果としては、大学や技術研究所に転嫁される場合がある、ＨＰＣサーバの製造に係わるコスト及び／又は、ＨＰＣ処理を行うことに係わるコストの削減があり得る。本発明は、少なくとも一部分は、バランスされているアーキテクチャに基づいて、より頑健でかつ効率的な管理ソフトウェアを更に可能にする場合がある。本発明の種々の実施例は、これらの効果を何ら有しない場合があり、これらの効果の一部又は全部を有する場合もある。本発明の別の技術上の効果は、当業者に容易に明らかとなる。

本願開示とその効果がより徹底的に分かるよう、次に、下記明細書を添付図面とともに参照する。

図１は、ソフトウェアのアプリケーション及び処理、例えば、大気シミュレーション、気象シミュレーションや衝撃シミュレーションを、ＨＰＣ手法を用いて実行する高性能計算（ＨＰＣ）システム１００を示す構成図である。システム１００は、処理性能にかなり同様なＩ／Ｏ性能を備えている、種々の計算ノード１１５の間で動的に割り当てられるＨＰＣ機能をユーザに備える。一般的に、これらのノード１１５は、とりわけ、この、入出力（Ｉ／Ｏ）性能の増加とファブリック・レーテンシの低減が理由で容易にスケーリング可能である。例えば、分散アークテクチャにおけるノード１１５のスケーラビリティは：
Ｓ（Ｎ）＝１／（（ＦＰ／Ｎ）＋ＦＳ）＊（１−Ｆｃ＊（１−ＲＲ／Ｌ）；
である、アムダールの法則の派生形によって表す場合があり、Ｓ（Ｎ）＝Ｎプロセッサでの高速化であり、Ｆｐ＝並列コードの割合であり、Ｆｓ＝非並列コードの割合であり、Ｆｃ＝通信に充てられる処理の割合であり、ＲＲ／Ｌ＝遠隔メモリ帯域幅の局所メモリ帯域幅に対する比率である。したがって、ＨＰＣシステム１００が、処理性能にかなり等しいか、かなり近づいているＩ／Ｏ性能を備えることによって、ＨＰＣシステム１００はＨＰＣアプリケーションの全体効率を向上させ、システム管理の容易化を可能にする。

ＨＰＣシステム１００は、（科学者や技術者などの）ユーザがジョブ１５０を投入してＨＰＣサーバ１０２上で処理することを可能にする分散クライアント／サーバ・システムである。例えば、システム１００は、１つ又は複数の管理ワークステーション又は局所クライアント１２０にネットワーク１０６を介して接続されるＨＰＣサーバ１０２を含み得る。しかし、スタンドアロン型計算環境又は何れかの別の適切な環境であり得る。要約すれば、システム１００は、スケーラビリティの高いノード１１５を含み、かつ、ユーザが、ジョブ１５０を投入し、スケーラブルなノード１５０をジョブ１５０に動的に割り当て、割り当てられたノード１１５を用いてジョブ１５０を自動的に実行することを可能にする何れかのＨＰＣ計算環境である。ジョブ１５０は、ＨＰＣ手法を用いて処理され、何れかの適切なユーザによって投入されるよう処理可能な何れかのバッチ・ジョブ又はオンライン・ジョブであり得る。例えば、ジョブ１５０は、シミュレーション、モデル、又は何れかの別の高性能要件に対する要求であり得る。ジョブ１５０は、クラスタ化データベース、オンライン・トランザクション処理システム、又はクラスタ化アプリケーション・サーバなどのデータ・センター・アプリケーションを実行する要求である場合もある。本明細書及び特許請求の範囲の原文記載の「ｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙ」の語は一般的に、特定の処理が少なくとも部分的には実行時に１つ又は複数の変数に基づいて判定されるということを表す。本明細書及び特許請求の範囲の原文記載の「ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ」の語は一般的に、適切な処理がＨＰＣシステム１００の少なくとも部分によって実質的に行われるということを表す。この「ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ」の語が更に、何れかの適切なユーザ又は管理者による、システム１００との相互作用を、本願の開示の範囲から逸脱することなく想定しているということが分かるものである。

ＨＰＣサーバ１０２は、複数の、バランスされたノード１１５及びクラスタ管理ノード１３０を用いてジョブ１５０を処理するよう動作可能な何れかの、局所コンピュータ又は遠隔コンピュータを備える。一般的に、ＨＰＣサーバ１０２は、ブレード・サーバ又は別の分散サーバなどの分散コンピュータを備える。サーバ１０２は、その構成がどんなものであっても、複数のノード１１５を含む。ノード１１５は、例えば、ブレード、汎用パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）、マッキントッシュ、ワークステーション、ユニックス（Ｕｎｉｘ）ベースのコンピュータ、又は何れかの別の適切な装置などの何れかのコンピュータ装置又は処理装置を備える。一般的に、図１は、本願の開示とともに用い得るコンピュータの一例に過ぎないものを備える。例えば、図１は本願開示とともに用い得る一サーバ１０２を示すが、システム１００は、サーバ以外のコンピュータや、サーバ・プールを用いて実施することが可能である。すなわち、本願の開示は、汎用コンピュータ以外のコンピュータや、通常のオペレーティング・システムなしのコンピュータを想定している。本明細書及び特許請求の範囲の原文において用いているように、「ｃｏｍｐｕｔｅｒ」の語は、パーソナル・コンピュータ、ワークステーション、ネットワーク・コンピュータ、又は何れかの別の適切な処理装置に及ぶことが意図されている。ＨＰＣサーバ１０２又はコンポーネント・ノード１１５は、リナックス（Ｌｉｎｕｘ）、ユニックス（Ｕｎｉｘ）、ウィンドウズ（登録商標）・サーバ、又は何れかの別の適切なオペレーティング・システムを含む何れかのオペレーティング・システムを実行するよう形成し得る。一実施例によれば、ＨＰＣサーバ１０２は、遠隔ウェブ・サーバを含んでいてもよく、遠隔ウェブ・サーバに通信可能に結合されていてもよい。したがって、サーバ１０２は、ノード１１５を動的に割り当ててＨＰＣジョブ１５０を処理するのに適した何れかの組み合わせでソフトウェア及び／ハードウェアを備えている何れかのコンピュータを備え得る。

概略を述べれば、ＨＰＣサーバ１０２は、管理ノード１０５、複数のノード１１５を備えるグリッド１１０、及びクラスタ管理エンジン１３０を含む。特に、サーバ１０２は、ｉ）デュアル・プロセッサと、ｉｉ）大容量の、高帯域幅のメモリと、ｉｉｉ）デュアル・ホスト・チャネル・アダプタ（ＨＣＡ）と、ｉｖ）統合ファブリック・スイッチングと、ｖ）ＦＰＧＡサポートと、ｖｉ）冗長な電源入力すなわちＮ＋１の電源との構成部分の一部又は全部を備えている複数のブレード（ノード１１５）を含む標準の１９インチのラックであり得る。これらの種々の構成部分によって、障害がノード・レベルに限定されることが可能になる。しかし、ＨＰＣサーバ１０２及びノード１１５がこれらの構成部分を全部含まない場合があるということが分かるものである。

管理ノード１０５は実質的に専ら、管理者を管理するか支援する少なくとも１つのブレードを備える。例えば、管理ノード１０５は２つのブレードを備える場合があり、２つのブレードのうちの１つは（アクティブ構成／パッシブ構成などの）冗長性を有する。一実施例では、管理ノード１０５は、ＨＰＣノード１１５と同じ種類のブレード又は計算装置であり得る。しかし、管理ノード１０５は、少なくとも部分的にグリッド１１０を管理するよう動作可能な状態にとどまっている限り、何れかの数の回路を含み、何れかの適切な方法で構成される何れかのノードであり得る。多くの場合、管理ノード１０５は、グリッド１１０に併せて表している複数のＨＰＣノード１１５から物理的又は論理的に分離されている。図示する実施例では、管理ノード１０５は、グリッド１１０にリンク１０８を介して通信可能に結合し得る。リンク１０８は、何れかの適切な通信プロトコルを実施する何れかの通信管路を備え得る。一実施例では、リンク１０８は管理ノード１０５とグリッド１１０との間の、ギガビット又は１０ギガビットのイーサネット（登録商標）通信を備える。

グリッド１１０は、処理能力を向上させるよう相互接続されるノード群１１５である。グリッドは、通常、３次元トーラスであるが、本願の開示の範囲から逸脱することなく、メッシュ、超立方体、又は何れかの別の形状若しくは構成であり得る。グリッド１１０におけるノード１１５間のリンクは、例えばファイバ又は銅などの、電気信号又は電磁気信号を伝達することが可能な、直列又は並列の、アナログ・リンク、ディジタル・リンク、又は何れかの別の種類のリンクを備え得る。各ノード１１５は統合スイッチによって構成される。このことによって、ノード１１５が３次元トーラスの基本的な構成体により容易になることを可能にし、別のノード１１５間のＸＹＺ距離を最小にすることに寄与する。更に、このことは、最大でギガビット・レベルの速度での大容量システムで銅線を機能させる場合があり、一部の実施例では、最長のケーブルは５メートル未満である。要約すれば、ノード１１５は、一般的に、最短距離の通信とＩ／Ｏ帯域幅の増加とに最適化される。

各ノード１１５は、クラスタ管理エンジン１３０と通信可能に結合されるクラスタ・エージェント１３２を含み得る。一般的には、エージェント１３２は要求又はコマンドを管理ノード１０５及び／又はクラスタ管理エンジン１３０から受信する。エージェント１３２は、ノード１１５の物理ステータスを判定し、処理データを「ハートビート」などによって管理ノード１０５に通信するよう動作可能な何れかのハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はそれらの組み合わせを含み得る。別の実施例では、管理ノード１０５は、エージェント１３２を周期的にポーリングして関連ノード１１５のステータスを判定し得る。エージェント１３２は、クラスタ管理エンジン１３０の少なくとも部分と互換である状態のままである限り、例えば、Ｃ、Ｃ＋＋、アセンブラ、ジャバ（Ｊａｖａ）、ビジュアル・ベーシック（ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ）及び他の言語又はそれらの組み合わせなどの何れかの適切なコンピュータ言語で書かれる場合がある、すなわち記述される場合がある。

クラスタ管理エンジン１３０は、ノード１１５を動的に、割り当て、管理し、ノード１１５を用いてジョブ１５０を実行するよう動作可能な、何れかのハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はそれらの組み合わせを含み得る。例えば、クラスタ管理エンジン１３０は、Ｃ、Ｃ＋＋、ジャバ、ビジュアル・ベーシック、アセンブラ、４ＧＬの何れかの適切なバージョン、及びその他の言語又はそれらの何れかの組み合わせにおいて作成すなわち記述される場合がある。クラスタ管理エンジン１３０を図１に単一のマルチタスク・モジュールとして示しているが、このエンジンによって行われる特徴と機能は、（図５に更に詳細に表すように）例えば、物理層モジュール、仮想層モジュール、ジョブ・スケジューラ、及びプレゼンテーション・エンジンなどの、複数のモジュールによって行い得る。更に、管理ノード１０５の外部に示すが、管理ノード１０５は通常、クラスタ管理エンジン１３０と関連する１つ又は複数の処理を実行し、クラスタ管理エンジン１３０を記憶させ得る。更に、クラスタ管理エンジン１３０は、本願の開示の範囲から逸脱することなく、別のソフトウェア・モジュールの子モジュールすなわちサブモジュールであり得る。したがって、クラスタ管理エンジン１３０は、ノード１１５とジョブ１５０とをインテリジェントに管理するよう動作可能な１つ又は複数のソフトウェア・モジュールを備える。

サーバ１０２は、クライアント・サーバ環境又は別の分散環境においてネットワーク１０６を介してクライアント１２０などの別のコンピュータ・システムと通信するインタフェース１０４を含み得る。特定の実施例では、サーバ１０２はジョブ１５０又はジョブ・ポリシーをネットワーク１０６から受信してディスク・ファーム１４０に記憶させる。ディスク・ファーム１４０は、ノードを相互接続するものと同じ広帯域インタフェースを用いて計算アレイに直接接続される場合もある。一般的には、インタフェース１０４は、適切な組み合わせにおける、ネットワーク１０６と通信するよう動作可能な、ソフトウェア及び／又はハードウェアにコード化される論理を備える。特に、インタフェース１０４は、物理的信号を通信するよう動作可能な通信ネットワーク１０６又はハードウェアに関連した１つ又は複数の通信プロトコルをサポートするソフトウェアを備え得る。

ネットワーク１０６は、コンピュータ・サーバ１０２と、クライアント１２０などの何れかの別のコンピュータとの間の無線通信又は有線通信を容易にする。実際に、サーバ１０２とクライアント１２０との間に存在するものとして図示しているが、ネットワーク１０６は、本願の開示の範囲から逸脱することなく、種々のノード１１５間に存在する場合もある。すなわち、ネットワーク１０６は、種々の計算構成部分間での通信を容易にするよう動作可能な何れかのネットワーク又はサブネットワークに及ぶ。ネットワーク１０６は、例えば、インターネット・プロトコル（ＩＰ）パケット、フレーム・リレイ・フレーム、非同期転送モード（ＡＴＭ）・セル、音声、データ、及び別の適切な情報をネットワーク・アドレス間で通信し得る。ネットワーク１０６は、１つ又は複数の場所での、１つ又は複数の、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）、無線アクセス・ネットワーク（ＲＡＮ）、メトロポリタン・エリア・ネットワーク（ＭＡＮ）、ワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）、インターネットとして知られるグローバル・コンピュータ・ネットワークの全部若しくは一部、及び／又はいずれかの別の通信システムを含み得る。

一般的には、ディスク・ファーム１４０は、ジョブ１５０、プロファイル、ブート画像、又は別のＨＰＣ情報を記憶させる何れかのメモリ、データベース又はストレージ・エリア・ネットワーク（ＳＡＮ）である。図示する実施例によれば、ディスク・ファーム１４０は、１つ又は複数のストレージ・クライアント１４２を含む。ディスク・ファーム１４０は、いくつかの通信プロトコル、例えば、インフィニバンド（ＩｎｆｉｎｉＢａｎｄ）（ＩＢ）、ギガビット（Ｇｉｇａｂｉｔ）・イーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）（登録商標）（ＧＥ）、又はファイバチャネル（ＦｉｂｒｅＣｈａｎｎｅｌ）（ＦＣ）のうちの何れかによってデータ・パケットを処理し、ルーティングする場合がある。データ・パケットは通常、ディスク・ファーム１４０内のデータを伝送するのに用いられる。データ・パケットは、発信元識別子と宛て先識別子とを有するヘッダを含み得る。発信元識別子、例えば、発信元アドレスは情報の発信元を識別し、宛て先識別子、例えば宛て先アドレスは情報の受信先を識別する。

クライアント１２０は、ジョブ投入画面又はアドミニストレーション（管理）画面がユーザにグラフィカル・ユーザ・インタフェース（ＧＵＩ）１２６を介して提示されるよう動作可能な何れかの装置である。概略を述べれば、図示するクライアント１２０は、少なくともＧＵＩ１２６を含み、システム１００に関連した何れかの適切なデータを受信し、送信し、処理し、記憶するよう動作可能な電子計算機装置を備える。通信可能にサーバ１０２に結合される何れかの数のクライアント１２０が存在する場合があるということが分かるものである。更に、「ｃｌｉｅｎｔ１２０」及び「ｕｓｅｒｏｆｃｌｉｅｎｔ１２０」は、本願の開示の範囲から逸脱することなく、適宜、同義で用い得る。更に、図示を容易にするよう、各クライアントは１つのユーザによって用いられるという点で表している。しかし、多くのユーザが１つのコンピュータを用いて、ジョブ１５０を同じＧＵＩ１２６を用いて通信し得る。

本願の開示に記載のように、クライアント１２０は、パーソナル・コンピュータ、タッチ画面端末、ワークステーション、ネットワーク・コンピュータ、キオスク、無線データ・ポート、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、これら若しくは別の装置の内部の１つか複数のプロセッサ、又は何れかの別の適切な処理装置に及ぶことが意図されている。例えば、クライアント１２０は、情報を受け入れることが可能な、キーパッド、タッチ画面、マウス、又は別の装置などの入力装置、ディジタル・データ、視覚情報を含む、サーバ１０２若しくはクライアント１２０の処理に関連した情報を伝える出力装置、又はＧＵＩ１２６を含むコンピュータを備え得る。入力装置も出力装置も、磁気コンピュータ・ディスクなどの固定記憶媒体又は取り外し可能記憶媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、又は別の適切な媒体を含んで、アドミニストレーション画面及びジョブ投入画面、すなわちＧＵＩ１２６を介してクライアント１２０のユーザからの入力を受信し、出力をそのユーザに備え得る。

ＧＵＩ１２６は、ｉ）クライアント１２０のユーザがシステム１００とインタフェースをとって１つ又は複数のジョブ１５０を投入する工程；及び／又はｉｉ）システム管理者（又はネットワーク管理者）がクライアント１２０を用いて、何れかの適切な監視目的でシステム１００とインタフェースをとる工程；を可能にするよう動作可能なグラフィカル・ユーザ・インタフェースを備える。一般的に、ＧＵＩ１２６は、ＨＰＣシステム１００によって備えられるデータの効率的でかつユーザ・フレンドリな提示をクライアント１２０のユーザに備える。ＧＵＩ１２６は、ユーザによって操作される双方向フィールド、プルダウン・リスト、及びボタンを有する複数のカスタム化可能なフレームすなわち表示を備え得る。一実施例では、ＧＵＩ１２６は、種々のジョブ・パラメータ・フィールドを表示し、クライアント１２０のユーザからのコマンドを入力装置のうちの１つを介して受信するジョブ投入ディスプレイ（表示）を表示させる。代替的に、又は組み合わせによって、ＧＵＩ１２６は、ノード１１５の物理ステータス及び論理ステータスを図４Ａ乃至４Ｂに示すようにシステム管理者に提示し、種々のコマンドを管理者から受信する場合がある。管理者コマンドは、ノードを利用可能（不能）なものとして印しを付けるコマンド、保守するようノードをシャットダウンさせるコマンド、ノードを再ブートするコマンド、又は何れかの別の適切なコマンドを含み得る。更に、グラフィカル・ユーザ・インタフェース（ｇｒａｐｈｉｃａｌｕｓｅｒｉｎｔｅｒｆａｃｅ）の語を単数形か複数形で用いて、１つ又は複数のグラフィカル・ユーザ・インタフェースと、特定のグラフィカル・ユーザ・インタフェースの表示の各々を表し得るということが分かるものである。したがって、ＧＵＩ１２６は、情報をシステム１００において処理し、結果をユーザに効率的に提示する、一般的なウェブ・ブラウザなどの何れかのグラフィカル・ユーザ・インタフェースを想定している。サーバ１０２は、クライアント１２０からのデータをウェブ・ブラウザ（例えば、マイクロソフト（Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ）社のインターネット・エクスプローラ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＥｘｐｌｏｒｅｒ）又はネットスケープ（Ｎｅｔｓｃａｐｅ）社のナビゲータ（Ｎａｖｉｇａｔｏｒ））を介して受け入れ、適切なＨＴＭＬ応答又はＸＭＬ応答をネットワーク１０６を用いて戻すことが可能である。

処理の一特徴では、ＨＰＣサーバ１０２はまず、初期化すなわちブートされる。この処理中に、クラスタ管理エンジン１３０は、グリッド１１０におけるノード１１５の存在、状態、位置、及び／又は別の特性を判定する。上記のように、このことは、各ノードが初期化されるか、管理ノード１０５によってほぼ即時にポーリングされると、通信される「ハートビート」に基づく場合がある。次に、クラスタ管理エンジン１３０は、グリッド１１０の種々の部分を１つ又は複数の仮想クラスタ２２０に、例えば、所定のポリシーに基づいて動的に割り当て得る。一実施例では、クラスタ管理エンジン１３０は、考えられる障害についてノード１１５を継続して監視し、ノード１１５のうちの１つに障害が起こったということを判定すると、種々の回復手法のうちの何れかを用いて障害を効果的に管理する。クラスタ管理エンジン１３０が一意の実行環境を仮想クラスタ２２０の割り当てノード毎に管理し、備える場合もある。実行環境は、ホスト名、ＩＰアドレス、オペレーティング・システム、構成サービス、局所ファイル・システム並びに共有ファイル・システム、及びインストールされているアプリケーション群並びにデータ群を含み得る。クラスタ管理エンジン１３０は、関連ポリシーによって、かつ優先度などのクラスタ間ポリシーによってノードを仮想クラスタ２２０から動的に加算するか減算する場合がある。

ユーザは、クライアント１２０にログオンする場合、ＧＵＩ１２６を介してジョブ投入画面が提示される場合がある。ユーザがジョブ・パラメータを入力し、ジョブ１５０を投入すると、クラスタ管理エンジン１３０はジョブ投入、関連パラメータ、及び、ジョブ１５０、ユーザ又はユーザ群と関連した何れかの所定のポリシーを処理する。クラスタ管理エンジン１３０は更に、適切な仮想クラスタ２２０を、少なくとも部分的にはこの情報に基づいて判定する。エンジン１３０は更に、ジョブ空間２３０を仮想クラスタ２２０内に割り当て、ジョブ１５０を割り当てノード１１５にわたってＨＰＣ手法を用いて実行する。少なくとも部分的にはこの向上されたＩ／Ｏ性能に基づいて、ＨＰＣサーバ１０２はジョブ１５０の処理をよりすばやく完了し得る。完了すると、クラスタ管理エンジンは結果１６０をユーザに通信する。

図２Ａ乃至図２Ｄは、システム１００におけるグリッドとその利用又はトポロジの種々の実施例を示す。図２Ａは、複数のノード種類を用いたグリッド２１０の一構成、すなわち３次元トーラスを示す。例えば、図示するノード種類は外部Ｉ／Ｏノード、ＦＳサーバ、ＦＳメタデータ・サーバ、データベース・サーバ、及び計算ノードである。図２Ｂは、グリッド２１０の「フォールディング（畳むこと）」の例を示す。フォールディングは一般的に、グリッド２１５の１つの物理的な先端が、相当する軸方向の先端と接続し、それによってより頑健なトポロジすなわちエッジレス・トポロジを備えることを可能にする。この実施例では、ノード２１５は、ラップアラウンドされて、ノード・ライン２１６によるほぼシームレスなトポロジ接続を備える。ノード・ライン２１６は、２つ以上のノード２１５を相互接続する何れかの通信プロトコルを実施する何れかの適切なハードウェアであり得る。例えば、ノード・ライン２１６はギガビット・イーサネット（登録商標）を実施する銅線ケーブル又は光ファイバ・ケーブルであり得る。

図２Ｃは、そのグリッド２１０内に割り当てられる１つの仮想クラスタ２２０を備えているそのグリッド２１０を示す。１つの仮想クラスタ２２０しか示していないが、本願の開示の範囲から逸脱することなく、グリッド２１０における仮想クラスタ２２０の（ゼロを含む）何れかの数であり得る。仮想クラスタ２２０は、関連ジョブ１５０を処理する論理的なノード群２１５である。例えば、仮想クラスタ２２０は、同様なジョブ１５０を投入すると思われる、１つの研究グループ、部署、研究所、又は何れかの別のユーザ群と関連し得る。仮想クラスタ２２０は、何れかの形状であり得るものであり、グリッド２１０内に何れかの数のノード２１５を含み得る。実際に、図示する仮想クラスタ２２０が複数の物理的に隣接しているノード２１５を含んでいるが、クラスタ２２０は、ジョブ１５０を処理するよう動作可能な論理的に関連したノード２１５の分散クラスタであり得る。

仮想クラスタ２２０は、何れかの適切な時点で割り当て得る。例えば、クラスタ２２０は、システム１００が初期化されると、例えば起動パラメータに基づいて割り当ててもよく、例えば、変動する、サーバ１０２のニーズに基づいて動的に割り当ててもよい。更に、仮想クラスタ２２０は経時的にその形状とサイズとを変えて、変動するリクエスト、デマンド、及び状況にすばやく対応し得る。例えば、仮想クラスタ２２０は、動的に変動させて、先行時点ではクラスタ２２０の部分であった第２ノード２１５の障害に応じて自動的に割り当てられる第１ノード２１５を含み得る。特定の実施例では、クラスタ２２０は、ノード２１５を処理の要求に応じて共有し得る。

図２Ｄは、仮想クラスタ２２０例の内部に割り当てられる種々のジョブ空間２３０ａ及び２３０ｂ各々を示す。一般的には、ジョブ空間２３０は、受信ジョブ１５０を完了するよう動的に割り当てられる仮想クラスタ２２０内のノード２１５の群である。通常、実行ジョブ１５０毎に１つのジョブ空間２３０が存在し、逆もあてはまるが、本願の開示の範囲から逸脱することなく、ジョブ空間２３０はノード２１５を共有し得る。ジョブ空間２３０の寸法は、ユーザ又は管理者によって手作業で入力してもよく、ジョブ・パラメータ、ポリシー、及び／又は何れかの別の適切な特性に基づいて動的に判定してもよい。

図３Ａ乃至図３Ｃは、グリッド１１０における個々のノード１１５の種々の実施例を示す。これらの図の実施例は、例であるが、ノード１１５はブレード３１５によって表す。ブレード３１５は、ジョブ１５０の、スレッド又は処理などの、全部又は一部分を処理するよう動作可能な何れかの向きにおける何れかの計算装置を備える。例えば、ブレード３１５は、標準的なＸｅｏｎ（ゼオン）６４（登録商標）マザーボード、標準的なＰＣＩ−ＥｘｐｒｅｓｓＯｐｔｅｒｏｎ（ＰＣＩ−エクスプレス・オプテロン）（登録商標）マザーボード、又は何れかの別の適切な計算カードであり得る。

ブレード３１５は、ファブリック・スイッチング構成部分をグリッド１１０におけるノード１１５全部に一様に分散させ、それによって場合によっては、何れかの集中スイッチング機能を削減するか除去し、フォールト・トレランスを向上させ、メッセージが並列に進むことを可能にする統合ファブリック・アーキテクチャである。特に、ブレード３１５は、統合スイッチ３４５を含む。スイッチ３４５は、種々のトポロジを可能にし得る何れかの数のポートを含む。例えば、スイッチ３４５は、３次元メッシュ又は３次元トーラスのトポロジの高密度化を可能にする８ポートのスイッチであり得る。これらの８つのポートは、Ｘ軸に沿って隣接ノード１１５にリンクする２つの「Ｘ」接続、Ｙ軸に沿って隣接ノード１１５にリンクする２つの「Ｙ」接続、Ｚ軸に沿って隣接ノード１１５にリンクする２つの「Ｚ」接続、及び管理ノード１０５にリンクする２つの接続を含む。一実施例では、スイッチ３４５は、標準的な８ポートのインフィニバンド４ｘスイッチＩＣであり、それによって内蔵ファブリック・スイッチングを容易に備える場合がある。スイッチ３４５は、４次元トーラスなどの多次元トポロジ、又は４次元以上の別の非伝統的なトポロジを可能にする２４のポート・スイッチを備える場合もある。更に、ノード１１５は、対角線軸に沿って更に相互接続され、それによって比較的遠隔な場所にあるノード１１５間での通信のジャンプ又はホップを削減する場合がある。例えば、第１ノード１１５は、北東方向の軸に沿っていくつかの３次元「ジャンプ」離れた場所に物理的に存在する第２ノード１１５と接続し得る。

図３Ａは、概略を述べれば、少なくとも２つの、プロセッサ３２０ａ並びに３２０ｂ、局所メモリ若しくは遠隔メモリ３４０、及び統合スイッチ（又は統合ファブリック）３４５を含むブレード３１５を示す。プロセッサ３２０は、命令を実行し、データを操作して、例えば中央処理装置（ＣＰＵ）などのブレード３１５の処理を行う。プロセッサ３２０への言及は、該当する場合、複数のプロセッサ３２０を含むことを表す。一実施例では、プロセッサ３２０は、ゼオン６４プロセッサ若しくはイタニウム（Ｉｔａｎｉｕｍ）（登録商標）プロセッサ又は別の同様なプロセッサ若しくはその派生物を備え得る。例えば、ゼオン６４プロセッサは、２ＭＢのキャッシュとハイパスレッディングとを備えている３．４ＧＨｚチップであり得る。この実施例では、デュアル・プロセッサ・モジュールは、効率を向上させるネーティブなＰＣＩ／エクスプレスを含み得る。よって、プロセッサ３２０は、効率的なメモリ帯域幅を有し、通常、プロセッサ・チップに内蔵されているメモリ・コントローラを有する。

ブレード３１５は、ノースブリッジ（Ｎｏｒｔｈｂｒｉｄｇｅ）３２１、サウスブリッジ（Ｓｏｕｔｈｂｒｉｄｇｅ）３２２、ＰＣＩチャネル３２５、ＨＣＡ３３５、及びメモリ３４０を含む場合もある。ノースブリッジ３２１はプロセッサ３２０と通信し、メモリ３４０、ＰＣＩバス、レベル２キャッシュ、及び何れかの別の関連構成部分との通信を制御する。一実施例では、ノースブリッジ３２１は、フロントサイド・バス（ＦＳＢ）を用いてプロセッサ３２０と通信する。サウスブリッジ３２２は、ブレード３１５の入出力（Ｉ／Ｏ）機能の多くを管理する。別の実施例では、ブレード３１５は、グラフィックス及びＡＧＰメモリ・コントローラ・ハブ（ＧＭＣＨ）及びＩ／Ｏコントローラ・ハブ（ＩＣＨ）を含むインテル（Ｉｎｔｅｌ）社ハブ・アーキテクチャ（ＨｕｂＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）（ＩＨＡ）（登録商標）を実施し得る。

ＰＣＩチャネル３２５は、統合構成部分間の通信速度を増加させるよう企図される何れかの高速で低レーテンシのリンクを備える。このことは、ブレード３１５におけるバス数を削減し、それによってシステムのボトルネックを削減することが可能である。ＨＣＡ３３５は、サーバ１０２内にチャネル・ベースのＩ／Ｏを備えている何れかの構成部分を備える。各ＨＣＡ３３５は、２．６５ＧＢ／ｓｅｃの合計帯域幅を備え、それによって、スイッチ３４５に対してＰＥ毎に１．８５ＧＢ／秒を可能にし、例えば、ＢＩＯＳ（基本入出力システム）、イーサネット（登録商標）管理インタフェース他などのＩ／Ｏに対してＰＥ毎に８００ＭＢ／秒を可能にする場合がある。これによって、更に、スイッチ３４５の合計帯域幅が１３．６Ｇｉｇａｆｌｏｐｓ／秒のピーク値に対して３．７ＧＢ／秒になることが可能になる、すなわち、０．２７Ｂｙｔｅｓ／ＦｌｏｐのＩ／Ｏ速度は、Ｇｉｇａｆｌｏｐｓ毎５０ＭＢ／秒である。

メモリ３４０は、何れかのメモリ・モジュール又はデータベース・モジュールを含み、かつ、磁気媒体、光媒体、フラッシュ・メモリ、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、取り外し可能媒体、又は何れかの別の適切な、局所メモリ構成部分若しくは遠隔メモリ構成部分を、限定なく含む揮発性メモリ若しくは非揮発性メモリの形態を呈し得る。図示する実施例では、メモリ３４０は少なくとも６．４ＧＢ／秒で動作する８ＧＢのデュアル・ダブル・データ・レート（ＤＤＲ）メモリ構成部分から成る。メモリ３４０は、本願の開示から逸脱することなく、ＨＰＣジョブ１５０を管理するか実行する何れかの適切なデータを含み得る。

図３Ｂは、２つのプロセッサ３２０ａ並びに３２０ｂ、メモリ３４０、ハイパ・トランスポート（ＨｙｐｅｒＴｒａｎｓｐｏｒｔ）／周辺機器構成部分相互接続（ＨＴ／ＰＣＩ）ブリッジ３３０ａ並びに３３０ｂ、及び２つのＨＣＡ３３５ａ並びに３３５ｂを含むブレード３１５を示す。

例示的ブレード３１５は、少なくとも２つのプロセッサ３２０を含む。プロセッサ３２０は、例えば中央処理装置（ＣＰＵ）などのブレード３１５の処理を行うよう、命令を実行し、データを操作する。図示する実施例では、プロセッサ３２０は、オプテロン（Ｏｐｔｅｒｏｎ）・プロセッサ、又は別の同様なプロセッサ若しくは派生物を備え得る。この実施例では、オプテロン・プロセッサの設計は、グリッド１１０を構築する、うまくバランスされたブロックの形成をサポートする。とにかく、デュアル・プロセッサ・モジュールは、４乃至５ギガフロップを利用可能な性能を備える場合があり、次世代技術はメモリ帯域幅の制約の解決に寄与する。しかし、ブレード３１５は、本願の開示の範囲から逸脱することなく、３つ以上のプロセッサ３２０を含み得る。よって、プロセッサ３２０は、効率的なメモリ帯域幅を有し、通常、メモリ・コントローラをプロセッサ・チップに内蔵させている。この実施例では、各プロセッサ３２０は、１つ又は複数のハイパ・トランスポート（ＨｙｐｅｒＴｒａｎｓｐｏｒｔ）（登録商標）（又は同様な管路の種類）のリンク３２５を有する。

一般的に、ＨＴリンク３２５は、統合構成部分間の通信速度を増加させるよう企図される何れかの高速で低レーテンシのリンクを備える。これによって、システム・ボトルネックを削減することが可能な、ブレード３１５におけるバス数の削減に寄与する。ＨＴリンク３２５は、キャッシュ・コヒーレント・マルチプロセッサ・ブレード３１５のプロセッサ間通信をサポートする。ＨＴリンク３２５を用いて、最大８つのプロセッサ３２０をブレード３１５上に配置させ得る。利用される場合、ハイパ・トランスポートは、６．４ＧＢ／秒、１２．８ＧＢ／秒又はそれを上回る帯域幅を備え、よって、レガシー型ＰＣＩバスに対して４０倍を上回るデータ・スループット増加を備える場合がある。更に、ハイパ・トランスポート技術は、ＰＣＩなどのレガシー型Ｉ／Ｏ標準及びＰＣＩ−Ｘなどの別の技術と互換であり得る。

ブレード３１５は更に、ＨＴ／ＰＣＩブリッジ３３０とＨＣＡ３３５とを含む。ＰＣＩブリッジ３３０は、ＰＣＩ局所バス標準第２．２版若しくは第３．０版又はＰＣＩエクスプレス標準１．０ａか、その何れかの派生物に準拠して企図し得る。ＨＣＡ３３５は、サーバ１０２内部にチャネル・ベースのＩ／Ｏを備える何れかの構成部分を備える。一実施例では、ＨＣＡ３３５は、インフィニバンドＨＣＡを備える。インフィニバンド・チャネルは通常、ホスト・チャネル・アダプタとターゲット・チャネル・アダプタとを取り付けることによって作成され、これによって、図３Ｂに更に詳細に示すインフィニバンド・ファブリックへの遠隔記憶とネットワーク接続性とが可能である。ハイパ・トランスポート３２５から、ＰＣＩ−エクスプレス・ブリッジ３３０とＨＣＡ３３５までによって、プロセッサ３２０毎に全２重の２ＧＢ／秒のＩ／Ｏチャネルを形成し得る。特定の実施例では、これは、分散ＨＰＣ環境１００によってプロセッサ間通信をサポートするうえで十分な帯域幅を備える。更に、これは、プロセッサ３２０の性能とほぼバランスされているかかなりバランスされているＩ／Ｏ性能をブレード３１５に備える。

図３Ｃは、ドーター・ボードを含むブレード３１５の別の実施例を示す。この実施例では、ドーター・ボードは、３．２ＧＢ／秒以上のキャッシュ・コヒーレント・インタフェースをサポートし得る。ドーター・ボードは、１つ又は複数のフィールドでプログラム可能なゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）３５０を含むよう動作可能である。例えば、図示するドーター・ボードは、各々３５０ａと３５０ｂとによって表す２つのＦＰＧＡ３５０を含む。一般的に、ＦＰＧＡ３５０は、非標準インタフェース、カスタム・アルゴリズムを処理する機能、信号処理アプリケーション、画像処理アプリケーション、若しくは暗号化／復号処理アプリケーション用のベクタ・プロセッサ、及び高帯域幅をブレード３１５に備える。例えばＦＰＧＡは、例えば、低精度の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）及び行列の算術演算などの特定の演算を行う汎用プロセッサの性能の１０乃至２０倍の加速倍率を備えることによってブレード３１５の機能を補完し得る。

先行する、図とその説明とは、（ブレード３１５の例として示す種々のスケーラブルなノード１１５を実施する例図を備える。しかし、これらの図は例示的なものに過ぎず、システム１００は、種々のスケーラビリティ手法を実施する構成要素の何れかの適切な組み合わせと配置とを用いることが想定されている。本発明は、部分的にはブレード・サーバ１０２に関して図示し、説明したが、本発明の教示が何れかのクラスタ化ＨＰＣサーバ環境に適用し得るということは当業者が認識するものである。よって、本明細書及び特許請求の範囲記載の手法を組み入れるそのようなクラスタ化サーバ１０２は、本願の開示の範囲から逸脱することなく、局所のもの又は分散のものであり得る。よって、これらのサーバ１０２は、高性能計算能力を、Ｉ／Ｏレーテンシを削減する一方で備える構成要素の何れかの適切な組み合わせ及び配置を組み入れたＨＰＣモジュール（又はノード１１５）を含み得る。更に、種々の図示するＨＰＣモジュールの処理は、適宜、組み合わせされるもの及び／又は分離されるものである場合がある。例えば、グリッド１１０は、複数の、かなり同様なノード１１５、又は異なるハードウェア・アーキテクチャ又はファブリック・アーキテクチャを実施する種々のノード１１５を含み得る。

図４Ａ及び図４Ｂは、システム１００による、管理グラフィカル・ユーザ・インタフェース４００の種々の実施例を示す。多くの場合、管理ＧＵＩ４００は、クライアント１２０にＧＵＩ１２６を用いて提示される。一般的に、管理ＧＵＩ４００は、種々の管理用対話画面若しくは管理用対話ディスプレイをシステム管理者に提示するもの及び／又は種々のジョブ投入画面若しくはジョブ・プロファイル画面をユーザに提示するものである。これらの画面又はディスプレイは、種々の収集情報表示に組み立てられるグラフィカル構成要素から成る。例えば、ＧＵＩ４００は、（図４Ａに示す）グリッド１１０の物理的状態の表示、又は（図４Ｂに示す）グリッド１１０におけるノード１１５の論理的な、割り当てすなわちトポロジの表示を提示し得る。

図４Ａは例示的ディスプレイ４００ａを示す。ディスプレイ４００ａは、ノード１１５を効果的に管理するよう、管理者に提示される情報を含み得る。例示的実施例は、グリッド１１０の論理的な、「ピクチャ」すなわちスクリーンショットを備えている標準的なウェブ・ブラウザを含む。各ノード１１５が何れかの数の色のうちの１つであり、各色が種々の状態を表す場合がある。例えば、障害ノード１１５が赤色であり、利用ノード又は割り当てノード１１５が黒色であり、非割り当てノード１１５がシェード・カラーである場合がある。更に、ディスプレイ４００ａは、管理者が、ノード１１５のうちの１つの上にポインタを移動させ、その種々の物理的属性を視ることを可能にし得る。例えば、管理者には、「ノード」、「利用可能性」、「プロセッサ利用率」、「メモリ利用率」、「温度」、「物理位置」、及び「アドレス」を含む情報が備えられる場合がある。当然、これらは例示的なデータ・フィールドに過ぎず、何れかの適切な物理ノード情報又は論理ノード情報が管理者用ディスプレイであり得る。ディスプレイ４００ａは、管理者が、グリッド１１０の表示を回転させるか何れかの別の適切な関数を行うことを可能にする場合もある。

図４Ｂは例示的なディスプレイ４００ｂを示す。ディスプレイ４００ｂは、グリッド１００の論理的な状態の表示すなわちピクチャを提示する。図示する実施例は、グリッド１１０内に割り当てられる仮想クラスタ２２０を提示する。ディスプレイ４００ｂは更に、１つ又は複数のジョブ１５０を実行するよう、クラスタ２２０内に割り当てられる２つの例示的なジョブ空間２３０を表示する。ディスプレイ４００ｂは、管理者に、（割り当て又は非割り当てなどの）種々の状態によってグループ化されるノード１１５の数を視るよう、ポインタをグラフィカル仮想クラスタ２２０上に移動させることを可能にし得る。更に、管理者は、適切なジョブ情報が提示されるようにジョブ空間２３０のうちの１つの上にポインタを移動させ得る。例えば、管理者は、ジョブ名、開始時間、ノード数、推定終了時間、プロセッサ利用度、Ｉ／Ｏ利用度他を視ることができる場合がある。

（例示的ディスプレイ４００ａ及び４００ｂ各々によって上記に表す）管理ＧＵＩ１２６が例示的な目的のためのものにすぎず、図示するグラフィカル構成要素、更には図示しない別の管理構成要素を何ら含まない場合があり、それらの構成要素の一部又は全部を含む場合もあるということが分かるものである。

図５は、システム１００による、エンジン５００として図中に表すクラスタ管理エンジン１３０の一実施例を示す。この実施例では、クラスタ管理エンジン５００は、複数のサブモジュール又は構成部分、すなわち、物理マネージャ５０５、仮想マネージャ５１０、ジョブ・スケジューラ５１５、及び局所のメモリ又は変数５２０を含む。

物理マネージャ５０５は、種々のノード１１５の物理的状態を判定し、この判定状態に基づいて効果的にノード１１５を管理するよう動作可能な何れかのソフトウェア、論理、ファームウェア、又は別のモジュールである。物理マネージャはこのデータを用いて、ノード１１５の障害を効率的に判定し、この障害に効率的に応答する場合がある。一実施例では、物理マネージャ５０５は複数のエージェント１３２に通信可能に結合され、各エージェントは１つのノード１１５上に存在する。上記のように、エージェント１３２は、少なくとも物理情報を収集し、マネージャ５０５に通信する。物理マネージャ５０５は更に、クライアント１２０のある場所にいるシステム管理者に警告を、ネットワーク１０６を介して通信するよう動作される。

仮想マネージャ５１０は、仮想クラスタ２２０と、ノード１１５の論理的状態とを管理するよう動作可能な何れかのソフトウェア、論理、ファームウェア、又は別のモジュールである。一般的に、仮想マネージャ５１０は、ノード１１５の論理的表現をノード１１５の物理的状態とリンクする。これらのリンクに基づいて、仮想マネージャ５１０は、ノード障害又は、ＨＰＣ処理を増加させる（システム若しくはユーザの）要求に応じる場合などに、仮想クラスタを生成し、これらのクラスタ２２０に対する種々の変更を処理し得る。仮想マネージャ５１０は、非割り当てノード１１５などの仮想クラスタ２２０の状態をジョブ・スケジューラ５１５に通信して、非実行状態又は待ち行列に入っている状態の、ＨＰＣ処理及びＨＰＣジョブ１５０の動的バックフィルを可能にする場合もある。仮想マネージャ５１０は更に、ジョブ１５０の特定ノード１１５との互換性を判定し、この情報をジョブ・スケジューラ５１５に通信する場合がる。特定の実施例では、仮想マネージャ５１０は、個々の仮想クラスタ２２０を表すオブジェクトであり得る。

クラスタ管理エンジン５００は、ジョブ・スケジューラ５１５を含む場合もある。ジョブ・スケジューラ・サブモジュール５１５は、システムの資源の特徴を、プロセッサ及び時間の割り当てとともに処理して、最適なジョブ空間２３０及び時間を判定するトポロジを意識したモジュールである。多くの場合考慮される要因として、プロセッサ、処理、メモリ、相互接続、ディスク、視覚化エンジン他を含む。すなわち、ジョブ・スケジューラ５１５は通常、ジョブ１５０を受信するようＧＵＩ１２６と相互作用し、種々のノード１１５の状態を確保するよう物理マネージャ５０５と相互作用し、特定の仮想クラスタ２２０内にジョブ空間２３０を動的に割り当てるよう仮想マネージャ５１０と相互作用する。この動的割り当ては、多くの場合、グリッド１１０の現在のトポロジの知識を組み入れ、適宜、仮想クラスタ２２０の現在のトポロジの知識を組み入れる種々のアルゴリズムによって実現される。ジョブ・スケジューラ５１５は、シリアル・プログラムとパラレル・プログラムとのバッチ実行と対話型実行とを処理する。スケジューラ５１５は、ジョブ１５０によって提示される種々の課題の選択と実行とに関するポリシー５０２を実施する方法も備えることとする。

クラスタ管理エンジン５００は更に、ジョブ・スケジューラ５１５などによって、効率的なチェック・ポインティングを行うよう動作可能であり得る。再起動ダンプは通常、ディスクに書き込まれるデータの７５％を超えるデータを備える。このＩ／Ｏは、多くの場合、処理がプラットフォームの障害によって喪失されないように行われる。このことに基づいて、ファイル・システムのＩ／Ｏは、プロダクティブＩ／ＯとディフェンシブＩ／Ｏとの２つの部分に分離することが可能である。プロダクティブＩ／Ｏは、例えば、視覚化ダンプ、主要物理変数の経時的なトレーシング他などの科学的方法を行ううえでユーザが要求する、データの書き込みである。ディフェンシブＩ／Ｏは、かなりの期間にわたって実行される大規模シミュレーションを管理するよう行われる。よって、Ｉ／Ｏ帯域幅の増加によって、チェック・ポインティングに係わる時間とリスクとを大いに削減する。

エンジン５００に戻れば、局所メモリ５２０は、システム１００の複数の特徴の論理的な記述（すなわちデータ構造）を備える。局所メモリ５２０は、互換コードによって定義、処理、又は取り出しを行うよう動作可能な何れかの物理データ記憶機構又は論理データ記憶機構に記憶させ得る。例えば、局所メモリ５２０は、１つ又は複数の拡張マーク付け言語（ＸＭＬ）のテーブル又は文書を備え得る。種々の構成要素は、ＳＱＬステートメント若しくはＳＱＬスクリプト、仮想記憶アクセス方法（ＶＳＡＭ）ファイル、フラット・ファイル、２進データ・ファイル、ビートリーブ（Ｂｔｒｉｅｖｅ）・ファイル、データベース・ファイル、又はコンマで区切られた値（ＣＳＶ）ファイルによって記述し得る。各構成要素は変数、テーブル、又は何れかの別のデータ構造を備え得るということが分かるものである。局所メモリ５２０は１つのサーバ上に記憶されているか複数のサーバ又はノードにわたって記憶されている複数のテーブル又はファイルを備える場合もある。更に、エンジン５００内部に存在しているように示されているが、局所メモリ５２０の一部又は全部は、本願の開示の範囲から逸脱することなく内部のものか外部のものであり得る。

図示する局所メモリ５２０は、物理リスト５２１、仮想リスト５２２、グループ・ファイル５２３、ポリシー・テーブル５２４、及びジョブ・キュー５２５を含む。しかし、図示していないが、局所メモリ５２０は、本願の開示の範囲から逸脱することなく、ジョブ・テーブルと監査ログとを含む別のデータ構造を含み得る。図示された構造に戻れば、物理リスト５２１はノード１１５に関する識別管理情報と物理的な管理情報とを記憶させるよう動作可能である。物理リスト５２１は、ノード１１５毎に少なくとも１つのレコードを含む多次元のデータ構造であり得る。例えば、物理レコードは、「ノード」、「利用可能性」、「プロセッサ利用率」、「メモリ利用率」、「温度」、「物理位置」、「アドレス」、「ブート画像」他などのフィールドを含み得る。各レコードは上記例示的フィールドを全く含まない場合があり、上記例示的フィールドの一部又は全部を含む場合もある。一実施例では、物理レコードは、例えば仮想リスト５２２などの別のテーブルへの外部キーを備え得る。

仮想リスト５２２は、ノード１１５に関する論理管理情報又は仮想管理情報を記憶させるよう動作可能である。仮想リスト５２２は、ノード１１５毎に少なくとも１つのレコードを含む多次元データ構造であり得る。例えば、仮想レコードは、「ノード」、「利用可能性」、「ジョブ」、「仮想クラスタ」、「２次ノード」、「論理位置」、「互換性」他などのフィールドを含み得る。各レコードが、上記例示的フィールドを何ら含まない場合があり、上記例示的フィールドの一部又は全部を含む場合もあるということが分かるものである。一実施例では、仮想レコードは、例えばグループ・ファイル５２３などの別のテーブルへのリンクを含み得る。

グループ・ファイル５２３は、アクセス・コントロール・リスト（すなわちＡＣＬ）などの、ユーザ・グループ情報及びセキュリティ情報を記憶させるよう動作可能な１つ若しくは複数のテーブル又はレコードを備える。例えば、各グループ・レコードは、ユーザが利用可能なサービス、ノード１１５、又はジョブのリストを含み得る。各論理グループは、ジョブ１５０を投入するか、システム１００の少なくとも一部分を管理することができる１つ又は複数のユーザの事業グループ若しくは事業単位、部署、プロジェクト、セキュリティ・グループ、又は何れかの別の集合と関連し得る。この情報に基づいて、クラスタ管理エンジン５００は、ジョブ１５０を投入するユーザが有効なユーザであるかを判定し、判定結果が肯定の場合、ジョブを実行する上で最適なパラメータを判定し得る。更に、グループ・テーブル５２３は、各ユーザ・グループを、仮想クラスタ２００と関連させるか、特定のグループの領域内部に存在するノードなどの１つ又は複数の物理ノード１１５と関連させる場合がある。これによって、各グループが、資源をめぐって競合することなく個々の処理空間を有することを可能にする。しかし、上記のように、仮想クラスタ２２０の形状とサイズは、動的である場合があり、必要性、時間、又は何れかの別のパラメータによって変動し得る。

ポリシー・テーブル５２４は１つ又は複数のポリシーを含む。ポリシー・テーブル５２４とポリシー５２４を適宜、同義に用い得るということが分かるものである。ポリシー５２４は一般的に、ジョブ１５０及び／又は仮想クラスタ２２０に関する処理情報及び管理情報を記憶している。例えば、ポリシー５２４は、問題サイズ、問題実行時間、時間スロット、横取り、ノード１１５又は仮想クラスタ２２０のユーザ割り当て率などを含む何れかの数のパラメータ又は変数を含み得る。

ジョブ・キュー５２５は、実行を待つ１つ又は複数の、ジョブ１５０のストリームを表す。一般的に、キュー５２５は、（ゼロを含む）何れかの数のジョブ１５０又は、それに対する参照を記憶させる、バブル・アレイ、データベース・テーブル、又はポインタ・アレイなどの、何れかの適切なデータ構造を含む。グリッド１１０又は複数のキュー５２５と関連する１つのキュー５２５が存在し、各キュー５２５が、グリッド１１０内の一意の仮想クラスタ２２０の１つと関連付けられる場合がある。

動作の一特徴では、クラスタ管理エンジン５００は、計算を行い、情報を交換することによって問題を協調して解決するＮのタスクから成るジョブ１５０を受信する。クラスタ管理エンジン５００は、Ｎのノード１１５を割り当て、Ｎのタスクの各々を１つの特定のノード５１５に何れかの適切な手法を用いて割り当て、それによって問題が効率的に解決されることが可能になる。例えば、クラスタ管理エンジン５００は、ユーザによって供給される、ジョブ・タスク配置ストラテジなどのジョブ・パラメータを利用し得る。とにかく、クラスタ管理エンジン５００は、サーバ１０２のアーキテクチャを駆使しようとし、同様に、ユーザにとってより高速なターンアラウンドを備え、システム１００の全体スループットを向上させると思われる。

一実施例では、クラスタ管理エンジン５００は更に、次の例のトポロジの何れかによって、ノード１１５を選択し、割り当てる。

特定の、２次元（ｘ，ｙ）又は３次元（ｘ，ｙ，ｚ）。ノード１１５を割り当て、タスクを特定の次元で順序付けして、それによって、効率的な、近隣同士の通信を確保する場合がある。特定のトポロジは、物理的な通信トポロジが問題トポロジに一致して、ジョブ１５０の協調タスクが近隣のタスクと頻繁に通信することを可能にするということが望ましい種々のジョブ１５０を管理する。例えば、２ｘ２ｘ２次元（２，２，２）における８つのタスクの要求は立方体に割り当てられることになる。最善のフィットの目的では、２Ｄの割り当ては、効率的な近隣同士の通信を確保する一方で（図２Ｄに記載するように）３次元に「フォールディング」することが可能である。クラスタ管理エンジン５００は、特定の次元の形状を何れかの向きで自由に割り当てることができる場合がある。例えば、２ｘ２ｘ８のボックスは、垂直方向又は水平方向に、利用可能な物理ノード内に割り当て得る。

最善のフィットの立方体。クラスタ管理エンジン５００は、Ｎのノード１１５を立方体の体積において割り当てる。このトポロジはジョブ１５０を効率的に処理し、それによって、協調タスクが、何れかの２つのノード１１５間での距離を最小にすることによって、何れかの別のタスクとデータを交換することを可能にする。

最善のフィットの球体。クラスタ管理エンジン５００は、Ｎのノード１１５を球体の体積において割り当てる。例えば、第１タスクが球体の中心ノード１１５に配置され、残りのタスクが中央ノード１１５を取り囲むノード１１５上に配置される場合がある。残りのタスクの配置順序は通常重要でないということが分かるものである。このトポロジは、第１タスクと全ての別のタスクとの間の距離を最小にする場合がある。このことは、タスク２乃至Ｎが第１タスクと通信するが、お互いには通信しない大規模の問題クラスを効率的に処理する。

任意。クラスタ管理エンジン５００がＮのノード１１５を割り当てるが、ノード１１５が論理的に位置特定されるか物理的に位置特定されることに対する考慮の度合いは低くなっている。一実施例では、このトポロジはバックフィル目的でのグリッド１１０の積極的な利用を奨励し、別のジョブ１５０への影響はわずかなものである。

上記トポロジと、付随する説明は図示する目的に過ぎず、実際に使用されるトポロジもそのようなトポロジを割り当てる手法も表さない場合がある。

クラスタ管理エンジン５００は、ジョブ１５０のパラメータ又はポリシー５２４のパラメータとして記憶される配置重みを利用し得る。一実施例では、配置重みは０と１との間のモディファイア値であり、この値は、要求されるタスク配置ストラテジ（又は処理配置ストラテジ）によってクラスタ管理エンジン５００がどれだけ積極的にノード１１５を配置させようとするものであるかを表す。この例では、０の値は最適なストラテジ（又は次元）が考えられる場合のみノード１１５を配置させることを表し、１の値は、要求を処理するのに十分な、空き状態のノード１１５が存在するか、別のかたちで利用可能なノード１１５が存在する限り、直ちにノード１１５を配置させることを表す。通常、配置重みは、大規模のジョブ１５０の枯渇を妨げてＨＲＣシステム１００のジョブ・スループットを確保するために、資源予約などの管理ポリシー５２４をオーバライドするものでない。

上記図示と、付随する説明は、ノード１１５とジョブ１５０とを管理する論理的な手法を実施するエンジン５００の例示的なモジュール図を備える。しかし、この図は例示的なものに過ぎず、システム１００はこれらやその他のアルゴリズムを実施する論理構成要素の何れかの適切な組み合わせと配置とを用いることが想定されている。よって、これらのソフトウェア・モジュールは、ノード１１５とジョブ１５０とを効果的に管理する構成要素の何れかの適切な組み合わせと配置とを含み得る。しかし、種々の図示モジュールの処理は、適宜、合成される場合及び／又は分離される場合がある。

図６は、本願の開示の一実施例による、ジョブ投入を動的に処理する方法６００の例を示す流れ図である。一般的に、バッチ・ジョブ投入を受信し、ジョブ・パラメータと、関連ポリシー５２４とに基づいてノード１１５をジョブ空間２３０に動的に割り当て、割り当て空間を用いてジョブ１５０を実行する方法６００を表す。以下の説明は、方法６００を行ううえでのクラスタ管理モジュール１３０の処理に焦点を当てる。しかし、機能が適切な状態のままである限り、記載機能の一部又は全てを実施する論理構成要素の何れかの適切な組み合わせと配置とを用いることを想定している。

モジュール６００は、工程６０５から始まり、ＨＰＣサーバ１０２はジョブ投入１５０をユーザから受信する。上記のように、一実施例では、ユーザはジョブ１５０を、クライアント１２０を用いて投入し得る。別の実施例では、ユーザは、ＨＰＣサーバ１０２を用いてジョブ１５０を直接投入し得る。次に、工程６１０で、クラスタ管理エンジン１３０は、ユーザに基づいてグループ５２３を選択する。ユーザが検証されると、クラスタ管理エンジン１３０は、工程６１５で、ユーザをグループ・アクセス制御リスト（ＡＣＬ）と比較する。しかし、クラスタ管理エンジン１３０が何れかの適切なセキュリティ手法を用いてユーザを検証する場合があるということが分かるものである。判定グループ５２３に基づいて、クラスタ管理エンジン１３０は、ユーザが要求サービスに対するアクセスを有するかを判定する。要求されるサービス及びホスト名に基づいて、クラスタ管理エンジン１３０は、工程６２０で、仮想クラスタ２２０を選択する。通常、仮想クラスタ２２０は、ジョブ１５０の投入前に識別され、割り当てられる。しかし、仮想クラスタ２２０が確立されていない場合、クラスタ管理エンジン１３０は上記手法のうちの何れかを用いて仮想クラスタ２２０を自動的に割り当てる。次に、工程６２５で、クラスタ管理エンジン１３０は、ジョブ１３０の投入に基づいてポリシー５２４を取り出す。一実施例では、クラスタ管理エンジン１３０は、ユーザ、ジョブ１５０、又は何れかの別の適切な基準に関連した適切なポリシー５２４を判定し得る。クラスタ管理エンジン１３０は更に、工程６３０で、ジョブ１５０の寸法を判定するか別の方法で計算する。適切な寸法が長さ、幅、高さ、又は何れかの別の適切なパラメータ若しくは特性を含み得るということは分かるものである。上記のように、これらの寸法は仮想クラスタ２２０内の適切なジョブ空間２３０（又はノード１１５の部分集合）を判定するのに用いられる。初期パラメータが確立された後、クラスタ管理１３０は、工程６３５乃至６６５で、ＨＰＣサーバ１０２上でジョブ１５０を実行しようとする。

判定工程６３５では、クラスタ管理エンジン１３０は、既に確立されているパラメータを用いて、所望のジョブ空間２３０を割り当てるのに十分利用可能なノードが存在しているかを判定する。ノード１１５が十分存在していない場合には、工程６４０で、クラスタ管理エンジン１３０が仮想クラスタ２２０におけるノード１１５の最も早く利用可能な部分集合２３０を判定する。更に、クラスタ管理エンジン１３０は、工程６４５で、部分集合２３０が利用可能であるまでジョブ・キュー１２５にジョブ１５０を追加する。処理は次に判定工程６３５に戻る。利用可能なノード１１５が十分になると、クラスタ管理エンジン１３０は、工程６５０で、利用可能なノード１１５から最適な部分集合２３０を動的に判定する。最適な部分集合２３０は、最高速処理時間、最高の信頼度のノード１１５、物理位置若しくは仮想位置、又は最初に利用可能なノード１１５を含む何れかの適切な基準を用いて判定し得るということが分かるものである。工程６５５では、クラスタ管理エンジン１３０は判定部分集合２３０を選択仮想クラスタ２２０から選択する。次に、工程６６０で、クラスタ管理エンジン１３０は、選択部分集合２３０を用いてジョブ１５０に選択ノード１１５を割り当てる。一実施例によれば、クラスタ管理エンジン１３０は、仮想ノード・リスト５２２におけるノード１１５の状態を「非割り当て」から「割り当て」に変更し得る。部分集合２３０が適切に割り当てられると、クラスタ管理エンジン１３０は工程６６５で、ジョブ・パラメータ、取り出したポリシー５２４、及び何れかの別の適切なパラメータに基づいて割り当て空間を用いてジョブ１５０を実行する。何れかの適切な時点では、クラスタ管理エンジン１３０は、ジョブ結果１６０をユーザに通信するか別の方法で提示する場合がある。例えば、結果１６０は、フォーマット化され、ＧＵＩ１２６を介してユーザに提示される場合がある。

図７は、本願の開示の一実施例による、グリッド１１０における仮想クラスタ２２０の動的バックフィルを行う方法７００の例を示す流れ図である。概略を述べれば、方法７００は、仮想クラスタ２２０において利用可能な空間を判定する工程、その空間と互換の最適ジョブ１５０を判定する工程、及びその利用可能空間において判定ジョブ１５０を実行する工程を表す。以下の説明は、この方法を行ううえでのクラスタ管理モジュール１３０の処理に焦点を当てることとする。しかし、上記流れ図と同様に、システム１００は、上記機能の一部又は全部を実施する論理構成要素の何れかの適切な組み合わせと配置とを用いることが想定されている。

方法７００は工程３０５から開始し、クラスタ管理エンジン１３０は、ジョブ・キュー５２５をソートする。図示する実施例では、クラスタ管理エンジン１３０は、キュー５２５に記憶されているジョブ１５０の優先度に基づいてキュー５２５をソートする。しかし、クラスタ管理エンジン１３０が、適切なジョブ１５０又は最適なジョブ１５０が実行されることになるように何れかの適切な特性を用いてキュー５２５をソートし得るということは分かるものである。次に、工程７１０で、クラスタ管理エンジン１３０は、仮想クラスタ２００のうちの１つにおける利用可能ノード１１５の数を判定する。当然、クラスタ管理エンジン１３０がグリッド１１０又は、仮想クラスタ２２０のうちの何れか１つ又は複数のものにおける、利用可能なノード１１５の数を判定する場合もある。工程７１５では、クラスタ管理エンジン１３０は第１ジョブ１５０をソートされるジョブ・キュー５２５から選択する。次に、７２０で、クラスタ管理エンジン１３０は、選択ジョブ１５０の最適な形状（又は別の寸法）を動的に判定する。選択ジョブ１５０の最適な形状又は寸法が判定されると、クラスタ・エンジン１３０が、工程７２５乃至７４５で、適切な仮想クラスタ２２０においてジョブ１５０のバックフィルを行うかを判定する。

判定工程７２５では、選択ジョブ１５０に十分に利用可能なノード１１５が存在するかをクラスタ管理エンジン１３０が判定する。利用可能なノード１１５が十分に存在する場合、工程７３０で、クラスタ管理エンジン１３０が何れかの適切な手法を用いて、選択ジョブ１５０にノード１１５を動的に割り当てる。例えば、クラスタ管理エンジン１３０は、図６に表す手法を用い得る。次に、工程７３５では、クラスタ管理エンジン１３０は、仮想クラスタ２２０における利用可能なノードの数を再計算する。工程７４０では、クラスタ管理エンジン１３０は割り当てノード１１５のジョブ１５０を実行する。ジョブ１５０が実行されることによって（、又は、選択ジョブ１５０に十分なノード１１５が存在しなかった場合）、クラスタ管理エンジン１３０は工程７４５で、ソートされるジョブ・キュー５２５における次のジョブ１５０を選択し、処理は工程７２０に戻る。ループとして図示したが、クラスタ管理エンジン１３０が、何れかの適切な時点で方法７００に示す手法を開始し、実行し、終結する場合があるということが分かるものである。

図８は、本願の開示の一実施例による、グリッド１１０におけるノード１１５の障害を動的に管理する方法８００の例を示す流れ図である。概略を述べれば、方法８００は、ノード１１５に障害が起きたということを判定する工程、ジョブの回復と管理とを自動的に行う工程、及び障害ノード１１５を２次ノード１１５と置き換える工程を表す。以下の説明は、この方法を行ううえでのクラスタ管理モジュール１３０の処理に焦点を当てることとする。しかし、上記流れ図のように、システム１００は、記載機能の一部又は全部を実施する論理構成要素の何れかの適切な組み合わせと配置とを用いることを想定している。

方法８００は工程８０５から始まり、クラスタ管理エンジン１３０は、ノード１１５に障害が起こったということを判定する。上記のように、クラスタ管理エンジン１３０は、何れかの適切な手法を用いて、ノード１１５に障害が起こったということを判定し得る。例えば、クラスタ管理エンジン１３０は、種々の時点でノード１１５（又はエージェント１３２）を取り出す場合があり、ノード１１５から応答がないことに基づいてノード１１５に障害が起こったということを判定し得る。別の例では、ノード１１５上に存在しているエージェント１３２は「ハートビート」を通信する場合があり、この「ハートビート」がないことはノード１１５の障害を示し得る。次に、工程８１０で、クラスタ管理エンジン１３０は障害ノード１１５を仮想クラスタ２２０から取り除く。一実施例では、クラスタ管理エンジン１３０は仮想リスト５２２におけるノード１１５の状態を「割り当て」から「障害」に変更し得る。クラスタ管理エンジン１３０は次に、判定工程８１５で、ジョブ１５０が障害ノード１１５に関連しているかを判定する。ノード１１５と関連しているジョブ１５０が何らない場合には、処理は終了する。上記のように、処理が終了する前に、クラスタ管理エンジン１３０は、管理者にエラー・メッセージを通信してもよく、置き換えノード１１５を自動的に判定してもよく、何れかの別の処理を行ってもよい。障害ノード１１５と関連したジョブ１５０が存在する場合、クラスタ管理エンジン１３０は、工程８２０で、ジョブ１５０と関連した別のノード１１５を判定する。次に、工程８２５では、クラスタ管理エンジン１３０は全ての適切なノード１１５のジョブ１５０を強制終了する。例えば、クラスタ管理エンジン１３０は、ジョブ１５０を終了するよう、強制終了ジョブ・コマンドを実行するか、何れかの別の適切な手法を用いる場合がある。次に、工程８３０では、クラスタ管理エンジン１３０は、仮想リスト５２２を用いてノード１１５の割り当て解除を行う。例えば、クラスタ管理エンジン１３０は、仮想リスト５２２におけるノード１１５の状態を「割り当て」から「利用可能」に変更し得る。ジョブが終結され、全ての適切なノード１１５の割り当て解除が行われると、工程８３５乃至８５０で、クラスタ管理エンジン１３０は利用可能ノード１１５を用いてジョブ１５０を再実行しようとする。

工程８３５では、クラスタ管理エンジン１３０は、ポリシー５２４と、工程８２５での強制終了ジョブ１５０のパラメータとを取り出す。クラスタ管理エンジン１３０は更に、工程８４０で、取り出したポリシー５２４及びジョブ・パラメータに基づいて、仮想クラスタ２２０におけるノード１１５の最適部分集合２３０を判定する。ノード１１５の部分集合２３０が判定されると、工程８４５で、クラスタ管理エンジン１３０はノード１１５の部分集合２３０を動的に割り当てる。例えば、クラスタ管理エンジン１３０は、仮想リスト５２２におけるノード１１５のステータスを「非割り当て」から「割り当て」に変更し得る。このノード１１５の部分集合が、ジョブ１５０が実行していた元のノード部分集合とは異なり得るということは分かるものである。例えば、クラスタ管理エンジン１３０は、この実行をプロンプトしたノード障害が理由で別のノード部分集合が最適であるということを判定し得る。別の例では、２次ノード１１５が障害ノード１１５を置き換えるよう動作可能であり、新たな部分集合２３０が旧ジョブ空間２３０にかなり同様であるということを判定した場合がある。割り当て部分集合２３０が判定され、割り当てられると、工程８５０で、クラスタ管理エンジン１３０はジョブ１５０を実行する。

上記流れ図と、付随する説明は、例示的方法６００、７００及び８００を示す。要約すれば、システム１００は、これらやその他のタスクを行うのに適切な何れかの手法を用いることを想定している。よって、この流れ図における工程の多くは、表しているものと同時に行われる場合及び／又は表しているものとは異なる順序で行われる場合がある。更に、システム１００は、当該方法が適切の状態のままである限り、工程を追加して方法を用いるか、工程を少なくして方法を用いる場合、及び／又は別の工程を備えている方法を用いる場合がある。

本願の開示は、特定の実施例と、概括的に関連している方法とによって表したが、これらの実施例と方法との改変と置換が当業者に明らかとなる。よって、例示的実施例の上記記載は本願の開示を規定するものでも制約するものでもない。別の変更、置換及び改変も、本願の開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく考えられる。

本願開示の一実施例による、高性能計算システムの例を示す図である。図１のシステムにおけるグリッドとその利用との種々の実施例を示す図である。図１のシステムにおけるグリッドとその利用との種々の実施例を示す別の図である。図１のシステムにおけるグリッドとその利用との種々の実施例を示す更に別の図である。図１のシステムにおけるグリッドとその利用との種々の実施例を示す更に別の図である。図１のシステムにおける個々のノードの種々の実施例を示す図である。図１のシステムにおける個々のノードの種々の実施例を示す別の図である。図１のシステムにおける個々のノードの種々の実施例を示す更に別の図である。図１のシステムによる、グラフィカル・ユーザ・インタフェースの種々の実施例を示す図である。図１のシステムによる、グラフィカル・ユーザ・インタフェースの種々の実施例を示す別の図である。図１におけるシステムによる、クラスタ管理ソフトウェアの一実施例を示す図である。図１の高性能計算システムによる、バッチ・ジョブを投入する方法を示す流れ図である。図１の高性能計算システムによる、グリッドの動的なバックフィルを行う方法を示す流れ図である。図１の高性能計算システムによる、ノード障害を動的に管理する方法を示す流れ図である。

符号の説明

１−１６ファブリック・ポート
１００システム
１０２ＨＰＣサーバ
１０４インタフェース
１０５管理ノード
１０６ネットワーク
１０８リンク
１１０グリッド
１１５ノード
１２０局所クライアント
１２６ＧＵＩ
１３０クラスタ管理エンジン
１３２エージェント
１４０ディスク・ファーム
１４２ストレージ・クライアント
１５０ジョブ
２１０グリッド
２１５グリッド
２１６ノード・ライン
２２０仮想クラスタ
２３０ａジョブ空間
２３０ｂジョブ空間
３１５ブレード
３２０ａプロセッサ
３２０ｂプロセッサ
３２１ノースブリッジ
３２２サウスブリッジ
３２５ＰＣＩチャネル
３３０ａＨＴ／ＰＣＩブリッジ
３３０ｂＨＴ／ＰＣＩブリッジ
３３５ａＨＣＡ
３３５ｂＨＣＡ
３４０ａメモリ
３４０ｂメモリ
３４５スイッチ
３５０ａＦＰＧＡ
３５０ｂＦＰＧＡ
４００ａＧＵＩ
４００ｂＧＵＩ
５００クラスタ管理エンジン
５０５物理マネージャ
５１０仮想マネージャ
５１５ジョブ・スケジューラ
５２０局所メモリ
５２１物理リスト
５２２仮想リスト
５２３グループ・ファイル
５２４ポリシー・テーブル
５２５ジョブ・キュー
６００方法
６０５工程
６１０工程
６１５工程
６２０工程
６２５工程
６３０工程
６３５判定工程
６４０工程
６４５工程
６５０工程
６５５工程
６６０工程
６６５工程
７００方法
７０５工程
７１０工程
７１５工程
７２０工程
７２５判定工程
７３０工程
７３５工程
７４０工程
７４５工程
８００方法
８０５工程
８１０工程
８１５判定工程
８２０工程
８２５工程
８３０工程
８３５工程
８４０工程
８４５工程
８５０工程

Claims

ＨＰＣジョブを実行する高性能計算（ＨＰＣ）システムであって、
ＨＰＣサーバを備え、前記ＨＰＣサーバは、ジョブを実行するよう動作可能な相互接続された複数のＨＰＣノードを備え、前記複数のＨＰＣノードを相互接続するグリッドを提供するよう動作可能であり、各ＨＰＣノードが、
マザーボードと、
８つ以上のポートを備えるスイッチであって、前記マザーボード上に統合され、前記複数のＨＰＣノードの少なくとも部分集合を相互接続するよう動作可能なスイッチと、
前記ジョブを実行するよう動作可能な少なくとも２つのプロセッサであって、各プロセッサが、前記統合スイッチに通信可能に結合され、前記マザーボード上に統合されたプロセッサとを備え、
前記ＨＰＣサーバは、前記ジョブの実行において前記ＨＰＣノードを動的に割り当て、管理するよう動作可能なクラスタ管理エンジンであって、前記グリッドの部分を、論理的に関連したHPCノードの１つ又は複数の仮想クラスタに割り当てるよう動作可能であり、前記クラスタ管理エンジンは、前記ジョブに関連付けられたポリシー及びパラメータにより、前記ジョブを実行するために、特定の仮想クラスタを選択するよう動作可能であり、前記ジョブの次元により、前記ジョブの実行のために前記仮想クラスタのうちの選択された仮想クラスタ内にジョブ空間を割り当てるよう動作可能なクラスタ管理エンジンを更に備え、前記ジョブ空間は、別のジョブに関連付けられた別のジョブ空間とノードを共有するよう動作可能であることを特徴とするＨＰＣシステム。
請求項１記載のＨＰＣシステムであって、各ＨＰＣノード上の前記少なくとも２つのプロセッサが：
ホスト・チャネル・アダプタ（ＨＣＡ）によって前記統合スイッチに結合されることを特徴とするＨＰＣシステム。
請求項２記載のＨＰＣシステムであって、各ＨＰＣノード上の前記少なくとも２つのプロセッサが：
ハイパ・トランスポート／ＰＣＩブリッジによって前記統合スイッチに更に結合されることを特徴とするＨＰＣシステム。
請求項１記載のＨＰＣシステムであって、各ＨＰＣノード上の前記少なくとも２つのプロセッサが：
ハイパ・トランスポート・リンクを介して通信可能に相互結合されることを特徴とするＨＰＣシステム。
請求項１記載のＨＰＣシステムであって、各ＨＰＣノード上の前記少なくとも２つのプロセッサが：
ノースブリッジによって前記統合スイッチに通信可能に結合されることを特徴とするＨＰＣシステム。
請求項１記載のＨＰＣシステムであって、各ＨＰＣノードの前記統合スイッチが：
前記少なくとも２つのプロセッサの帯域幅でＩ／Ｏメッセージを通信するよう動作可能であることを特徴とするＨＰＣシステム。
請求項１記載のＨＰＣシステムであって、各ＨＰＣノードの前記統合スイッチが：
インフィニバンド・スイッチ；
を備えることを特徴とするＨＰＣシステム。
請求項１記載のＨＰＣシステムであって：
前記複数のＨＰＣノードがトポロジに配置され；
前記トポロジが各ＨＰＣノードの統合ファブリックによって動作可能にされることを特徴とするＨＰＣシステム。
請求項８記載のＨＰＣシステムであって、前記トポロジが：
超立法体；
を備えることを特徴とするＨＰＣシステム。
請求項８記載のＨＰＣシステムであって、前記トポロジが：
畳んだトポロジ；
を備えることを特徴とするＨＰＣシステム。
請求項１記載のＨＰＣシステムであって、前記複数のＨＰＣノードのうちの第１ノードが：
Ｘ軸に沿って前記複数のＨＰＣノードのうちの第２ノードに相互接続され；
Ｙ軸に沿って前記複数のＨＰＣノードのうちの第３ノードに相互接続され；
Ｚ軸に沿って前記複数のＨＰＣノードのうちの第４ノードに相互接続され；かつ
対角軸に沿って第５ノードに相互接続されることを特徴とするＨＰＣシステム。
請求項１１記載のＨＰＣシステムであって、前記第１ノードと前記第５ノードとの間の前記接続は、前記第２ノード、前記第３ノード、及び前記第４ノードのうちの何れかのジャンプがある場合、該ジャンプを削減することによって、前記複数のＨＰＣノード間でのメッセージ・ジャンプを削減するよう動作可能であることを特徴とするＨＰＣシステム。
ＨＰＣジョブを実行する方法であって：
複数のＨＰＣノードの少なくとも部分集合を、スイッチを介して相互接続する工程；
前記複数のＨＰＣノードの各プロセッサを前記スイッチに結合する工程；
前記複数のＨＰＣノードにおける前記プロセッサでＨＰＣジョブを実行する工程；
前記複数のＨＰＣノード、及び関連したプロセッサを相互接続するグリッドを提供する工程；
前記ジョブの前記実行において前記ＨＰＣノード、及び関連したプロセッサを動的に割り当て、管理する工程；
前記グリッドの一部分を、論理的に関連したHPCノードの１つ又は複数の仮想クラスタに割り当てる工程；
前記ジョブに関連付けられたポリシー及びパラメータにより、前記ジョブを実行するために、特定の仮想クラスタを選択する工程；及び
前記ジョブの次元により、前記ジョブの実行のために、前記仮想クラスタのうちの選択された仮想クラスタ内にジョブ空間を割り当てる工程とを備え、前記ジョブ空間は、別のジョブに関連付けられた別のジョブ空間とノードを共有するよう動作可能であることを特徴とする方法。
請求項１３記載の方法であって、各プロセッサを前記スイッチに結合する工程が：
各プロセッサを前記スイッチにホスト・チャネル・アダプタ（ＨＣＡ）を用いて結合する工程；
を備えることを特徴とする方法。
請求項１４記載の方法であって、各プロセッサを前記スイッチに結合する工程が：
各プロセッサを前記スイッチにハイパ・トランスポート／ＰＣＩブリッジを用いて結合する工程；
を備えることを特徴とする方法。
請求項１３記載の方法であって、
前記プロセッサを、ハイパ・トランスポート・リンクを介して結合する工程；
を更に備えることを特徴とする方法。
請求項１３記載の方法であって、各プロセッサを前記スイッチに結合する工程が：
各プロセッサをノースブリッジを用いて前記スイッチに通信可能に結合する工程；
を備えることを特徴とする方法。
請求項１３記載の方法であって、
前記プロセッサの帯域幅でＩ／Ｏメッセージを通信する工程を更に備えることを特徴とする方法。
請求項１３記載の方法であって、前記スイッチが：
インフィニバンド・スイッチ；
を備えることを特徴とする方法。
請求項１３記載の方法であって：
前記複数のＨＰＣノードがトポロジに配置され；
前記トポロジが各ＨＰＣノードの統合ファブリックによって動作可能にされることを特徴とする方法。
請求項２０記載の方法であって、前記トポロジが：
超立法体；
を備えることを特徴とする方法。
請求項２０記載の方法であって、前記トポロジが：
畳んだトポロジ；
を備えることを特徴とする方法。
請求項１３記載の方法であって、前記複数のＨＰＣノードのうちの第１ノードが：
Ｘ軸に沿って前記複数のＨＰＣノードのうちの第２ノードに相互接続され；
Ｙ軸に沿って前記複数のＨＰＣノードのうちの第３ノードに相互接続され；
Ｚ軸に沿って前記複数のＨＰＣノードのうちの第４ノードに相互接続され；かつ
対角軸に沿って第５ノードに相互接続されることを特徴とする方法。
請求項２３記載の方法であって、前記第１ノードと前記第５ノードとの間の前記接続は、前記第２ノード、前記第３ノード、及び前記第４ノードのうちの何れかのジャンプがある場合、該ジャンプを削減することによって、前記複数のＨＰＣノード間でのメッセージ・ジャンプを削減するよう動作可能であることを特徴とする方法。