Google推出以CentOS 7为基础的高性能计算用VM镜像文件

Google云计算推出专为高性能计算(HPC)设计的镜像文件,该镜像文件无论是在消息传递接口(Message Passing Interface,MPI)基准测试,还是HPC应用程序基准测试,性能都较标准CentOS镜像文件快上许多。用户现在已经可以从Google云计算市场,免费下载最新的HPC虚拟机镜像文件。

Google从去年开始,便针对HPC应用进行了一连串调校,为的是要优化云计算上MPI性能,使用最佳实践配置,可将MPI乒乓测试延迟降至10微秒以下,这些调校可以直接被应用到应用程序中,进而提高Google云计算上HPC工作负载的性能。但Google提到,构建最佳实践虚拟机镜像文件,需要同时具备系统专业和Google云计算知识,因此他们发布预配置的HPC镜像文件,让用户能以该镜像文件为基础,更简单地维护镜像文件。

预先配置的HPC镜像文件让用户可开箱即用,快速创建优化CPU和网络性能的执行实例,降低小MPI消息的延迟,使得高度依赖点对点和集体通信(Collective Communication)的应用程序,能因此获得性能上的帮助,而且因为减少了可能造成性能变化的系统抖动(Jitter),使得单节点高性能更加可预测。

Google表示,HPC镜像文件中采用的一系列调校,皆经过广泛的HPC工作负载测试,能提供一致的多节点高性能,可作为标准CentOS 7镜像文件的替代。HPC镜像文件的调校与优化,包括默认停用英特尔超线程,除了性能更可预测之外,也降低部分HPC工作的执行时间,而对于会大幅影响MPI应用程序的MPI集体算法,Google使用英特尔MPI集体算法,适用于常见的MPI配置。

HPC镜像文件还激活忙碌轮询(Busy Polling),减少网络接受路径(Network Receive Path)中的延迟,除此之外,该镜像文件还提高原本限制系统资源使用的用户限制,Google提到,由于系统资源默认限制通常对HPC工作没有用处,因为集群中的运算节点不会跟多个用户共享。Linux防火墙以及SELinux也在HPC镜像文件中停用,以进一步提高MPI性能,另外,也会停用CPUIdle,不会让执行实例进入低功耗模式。

Google拿标准CentOS镜像文件以及HPC虚拟机镜像文件,比较其MPI乒乓测试延迟,并且执行有限元素分析ANSYS LS-DYNA、计算流体动力学ANSYS Fluent以及天气建模WRF等实际应用程序,比较两者性能表现。英特尔MPI乒乓测试测量一对虚拟机间,发送固定大小消息的延迟,与标准CentOS相比,HPC镜像文件最高可减少50%的乒乓延迟,而在实际HPC应用程序的测试上,HPC镜像文件在ANSYS LS-DYNA,获得比标准CentOS还多25%的性能,而在ANSYS Fluent以及WRF,则也有6%的性能改进。