電力を考慮したアプリケーション構築のための計算機システムの提案

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  • A Cluster Computing System for Constructing Energy Aware Applications

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ユーザからのサービス需要が時間とともに大きく変動するアプリケーションに対し，オンデマンドに使用リソースを変動させてサービス提供を行えるクラウドコンピューティングと呼ばれる計算環境が広く利用されている．近年では，リソース利用コストの削減に加え，消費電力量の削減が重要な要請になりつつあるが，電源管理において複数のインタフェース規格を使い分けなければならないこと，また計算機，通信機器，記憶装置などの複数のコンポーネントの電源を連携した状態で制御する必要があることなどに，課題があると考えられる．これらの問題点をふまえ，我々は，計算機クラスタ上でユーザプログラムが電源管理を容易に行える統合的インタフェースを提供し，必要なリソースのみ電源を供給することで省電力化を図ることが可能なシステムを構築した．大規模な実クラスタ上で取得されたタスクトレースを利用したシミュレーションを行ったところ，サービスレベルを保ちつつ13%程度の電力量削減が可能であるとの結論を得た．また，電力制御を加えた探索アプリケーションを実クラスタ上で動作させたところ，総消費電力量を14%から23%程度削減できることを確認した．

Cloud computing environments that provide on-demand resource allocation features are widely used to serve applications with time-varying demands. On such applications, reducing electric energy consumption is highly required in these days as well as reducing resource consumption. Clusters are often built by several components that are controlled by the several independent power APIs that should be separately managed by application developers. However, these components, such as computing nodes, interconnects, and storages, depend on each others to execute required jobs, and should be controlled in a coordinated way. That makes it difficult to construct energy aware applications. We propose a power controlling interface on cluster environments that provides a simple and unified way to reduce energy consumption through shutting down components that are not required by running jobs. Through a simulation using a large scale task-trace of a real cluster, we show that our approach can reduce energy consumption by around 13%. We also examine an elastic tree-search application on our system, and show that we can reduce energy by between 14% and 23%.

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