複数のARMサーバーをPCI-Expressで相互接続して高速分散処理、ソシオネクストが試作機を開発

データセンター完全ガイド編集部

 ソシオネクストは2016年12月28日、独自開発のインターコネクト技術「Socionext DDT(Direct Data Transaction)」を実装したサーバーの試作機を開発したと発表した。PCI-Expressを利用してサーバーを相互接続することで、低コストで高速なサーバー間通信を達成したという。試作機を使ったテストでは、x86プロセサと仮想化技術で構成した一般的なシステムと比較した。同等の性能を発揮するx86仮想化システムと比較して、分散処理アプリケーション実行時の消費電力を最大で1/3に削減できたという。

 今回試作したサーバーはPCI-Expressカードのような形になっており、ソシオネクストでは「Processor Element Card(PEC)」と呼んでいる。カード1枚にプロセサが1つと、メモリとストレージが付いていて、1台のサーバーとして動作する。そのサーバーを使うときはサーバー同士をPCI-Expressで相互接続するボード「System Bridge Board(SBB)」のスロットに挿入する必要がある。1枚のSBBには最大で8枚のPECを挿入できる。

図:上がサーバーとなる「Processor Element Card」で、下がサーバー間を相互接続する「System Bridge Board」(出典:ソシオネクスト)

 PECが搭載するプロセサはソシオネクストが開発した「SC2A11」。ARMv8-A命令セットアーキテクチャに対応するプロセサで、ARMが開発したプロセサコア「Cortex-A53」を24個集積する。複数のPECをPCI-Expressで相互接続するSocionext DDTの機能を提供するのは、ソシオネクストが開発したSoC「SC2A20」。1枚のSBBに1つ備わっている。

図:PEC同士をPCI-Expressで相互接続するSoC「SC2A20」(出典:ソシオネクスト)

 先述の通り、1枚のPECは1台のサーバーとして動作する。つまり、それぞれのPECにOSをインストールしてアプリケーション実行環境を作ることができる。PEC同士を相互接続するSocionext DDTは、x86サーバー同士を接続するEthernetと同じ位置付けとなる。

 PECを7枚使ったテストでは、Apache Hadoopを利用したベンチマークプログラム「TeraSort」を実行した。その結果、25Gバイトのデータを605秒で処理できた。x86プロセサと仮想化技術を利用したサーバーで同等の性能を引き出すには、複数の物理サーバーをEthernetで相互接続する大掛かりなシステムが必要だという。

 現在クラウドのサーバーでは、ユーザーに提供する仮想マシンの性能をユーザーの要望に応じて変動させるために、仮想化の技術を利用している。しかしソシオネクストは、仮想化技術によるオーバーヘッドによって処理性能を犠牲にしており、その分電力も余計に消費しているという。

 そして、クラウドの用途としてよくある、大きなデータを小さな欠片に分割して、複数の欠片を同時並行で分散処理するような用途には、仮想化の技術を使わずに多数のプロセサコアを直接利用したほうが効率が良いともいう。しかし、多数のプロセサコアを直接利用して分散処理をするには、サーバー同士を接続するEthernetがボトルネックになると考えた。そこで開発したのが、サーバー同士をPCI-Expressで相互接続するSocionext DDTだ。

 ソシオネクストでは今回、8枚のPECを挿入したSBBを8枚収容したシステムも試作した。8枚のSBBは「Top of Rack Board」と呼ぶボードで相互接続している。SBBはハーフラックサイズとなっており、PECを挿入すると高さが3Uになる。8枚のSBBは19インチラック12Uのサイズで収納できる。つまり、64台のサーバーを12Uサイズに格納したということになる。

図:ソシオネクストが試作したラックマウントシステム。12Uのサイズに、サーバーの機能を果たすボード64枚を詰め込んだ(出典:ソシオネクスト)

 ソシオネクストは、今回開発したSocionext DDTを利用したARMサーバーの商用化を検討している。2017年の夏ごろの発売を目指して、開発を進めているという。


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