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MATLAB® における並列・分散コンピューティング ~ Parallel Computing Toolbox™ & MATLAB Distributed Computing Server™ ~

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Academic year: 2021

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1 © 2016 The MathWorks, Inc.

MATLAB

®

における並列・分散コンピューティング

~ Parallel Computing Toolbox

& MATLAB Distributed Computing Server

~

MathWorks

®

Japan

Application Engineering Group

Takashi Yoshida

(2)

System Configuration

MATLAB Local Desktop Computer Computer Cluster Scheduler

Scale-out

(3)

3

Parallel Computing Toolbox

ローカル環境によるスケールアップ

並列・分散コンピューティング向けアプリ開発環境を提供

最大 512CPUコアをサポート

GP-GPU (NVIDIA社製グラフィックスカード Compute

Capability 2.0以上) をサポート

https://developer.nvidia.com/cuda-gpus

初心者から上級者向けまでの機能を提供

ビルトイン関数の並列化

Parallel FOR-loop

MPI プログラミング

MATLAB Desktop (Client) Local Desktop Computer

(4)

MATLAB Distributed Computing Server

クラスタ環境へのスケールアウト

クラスタ上での並列・分散コンピューティング環境を提供

大規模解析・シミューレーション

MATLAB / Simulink

®

Product

Family をサポート

汎用スケジューラとの連携

 IBM® Platform LSF

 Microsoft® Windows® HPC Server  Altair PBS Professional®

 TORQUE

 Generic Scheduler

Grid Engine / SLURM / etc.

Computer Cluster

Scheduler

(5)

5

クラウドを利用したソフトウェア開発

PaaS (Platform as a Service)

MATLAB / Simulink のクラウド利用の例

MATLABのライセンスは”Bring Your Own License”

Remote Access

Activation

(6)

クラウドを利用した計算環境の拡張

IaaS (Infrastructure as a Service)

MATLAB Distributed Computing Server のクラウド利用の例

MATLABのライセンスは”Bring Your Own License”

計算

ライセンス

認証

License Server license.dat

(7)

7

Distributed Simulation

パラメータ・スウィープなシミューレーションを分散処理

既存モデルの繰り返し実行の例

parfor

QROUT = zeros(320,320,10);

parfor

n = 1:10

QROUT(:,:,n) = QR_Trans_PCT_wrapper(n);

end

(8)

Offload Simulation

シミューレーション実行環境の移行

既存モデルのオフロード実行の例

batch

>> %% Run a model on a cluster using BATCH

>> mycluster = parcluster(’mycluster’); % Select a cluster profile

>> job = batch('callmodelscript'); % Create a job and submit it

>> wait(job); % Wait until the submitted job has done

>> out = load(job); % Retrieve the output from a worker

>>

>> %% Do a post-process

>> delete(job); % Delete the job object

>> datastr = get(out.ans, 'ScopeData'); % Get the output from outport block

>> clear out% Discard large data

>> %% Plot the result of simulation

(9)

9

Benchmark Testing

評価モデル

Dual Clutch Transmission Model

詳細に関しては以下をご覧ください

http://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/32246-dual-clutch-transmission-model-in-simulink http://www.mathworks.com/videos/shift-schedule-optimization-of-a-dual-clutch-transmission-81828.html

(10)

Benchmark Testing

Offload Simulation

環境

CPU

Memory

Storage Type

OS

Lenovo T520

Intel Core i7 2640M @ 2.80GHz

(2 physical cores / 2 virtual cores)

8GB

HDD

Windows 7 SP1 64bit Enterprise Edition

c3.2xlarge

Intel Xeon E5-2680v2 @ 2.80GHz

(4 physical cores / 8 virtual cores)

15GB

SSD

Windows Server 2012 R2 Standard

c4.8xlarge

Intel Xeon E5-2666v3 @ 2.90GHz × 2

(Total : 18 physical / 36 virtual cores)

60GB

SSD

Windows Server 2012 R2 Standard

4 5

(11)

11

Benchmark Testing

Distributed Simulation

環境

CPU

Memory

Storage Type

OS

Lenovo T520

Intel Core i7 2640M @ 2.80GHz

(2 physical cores / 2 virtual cores)

8GB

HDD

Windows 7 SP1 64bit Enterprise Edition

c3.2xlarge

Intel Xeon E5-2680v2 @ 2.80GHz

(4 physical cores / 8 virtual cores)

15GB

SSD

Windows Server 2012 R2 Standard

c4.8xlarge

Intel Xeon E5-2666v3 @ 2.90GHz × 2

(Total : 18 physical / 36 virtual cores)

60GB

SSD

Windows Server 2012 R2 Standard

0 100 200 300 400

全 161 シミュレーションの計算時間 (秒)

(12)

まとめ

シミュレーション時間の短縮

1回のシミュレーション

時間短縮

複数回のシミュレーション

時間短縮

開発はローカル、実行はサーバ

開発と実行、両方をサーバ

(13)

13

まとめ

HPC環境へのリモートアクセス

シミュレーション時間の短縮

1回のシミュレーション

時間短縮

複数回のシミュレーション

時間短縮

開発はローカル、実行はサーバ

開発と実行、両方をサーバ

サーバ環境に MATLAB/Simulink を用意

MATLABライセンスはBYOL

Cloud (Amazon EC2) On-premise Remote access

(14)

まとめ

HPC環境を使った Offload Simulation

シミュレーション時間の短縮

1回のシミュレーション

時間短縮

複数回のシミュレーション

時間短縮

開発はローカル、実行はサーバ

開発と実行、両方をサーバ

ローカルホストには Parallel Computing Toolbox

サーバ環境には MATLAB Distributed

Computing Server

On-premise

MATLAB Distributed Computing Server

(15)

15

まとめ

HPC環境へのリモートアクセスと分散シミュレーション

シミュレーション時間の短縮

1回のシミュレーション

時間短縮

複数回のシミュレーション

時間短縮

開発はローカル、実行はサーバ

開発と実行、両方をサーバ

サーバ環境に MATLAB/Simulink、そして

Parallel Computing Toolbox

MATLAB Distributed

Computing Sever による拡張

Cloud (Amazon EC2) Parallel Computing Toolbox On-premise Parallel Computing Toolbox Remote access

(16)

まとめ

HPC環境を用いた分散シミュレーション

シミュレーション時間の短縮

1回のシミュレーション

時間短縮

複数回のシミュレーション

時間短縮

開発はローカル、実行はサーバ

開発と実行、両方をサーバ

ローカルホストには Parallel Computing Toolbox

サーバ環境には MATLAB Distributed

Computing Server

On-premise

MATLAB Distributed Computing Server

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22年度 23年度 24年度 25年度 配置時間数(小) 2,559 日間 2,652 日間 2,657 日間 2,648.5 日間 配置時間数(中) 3,411 時間 3,672 時間

19年度 20年度 21年度 22年度 配置時間数(小) 1,672 日間 1,672 日間 2,629 日間 2,559 日間 配置時間数(中) 3,576 時間 2,786 時間

契約社員 臨時的雇用者 短時間パート その他パート 出向社員 派遣労働者 1.

が66.3%、 短時間パートでは 「1日・週の仕事の繁閑に対応するため」 が35.4%、 その他パートでは 「人 件費削減のため」 が33.9%、

 STEP ①の JP 計装ラックライン各ラインの封入確認実施期間および STEP ②の封入量乗 せ替え操作実施後 24 時間は 1 時間に