Oracle Cloud Infrastructure上でCRUNCH CFDを競合他社の2倍のコストで実行可能 (2021/12/01)

https://blogs.oracle.com/cloud-infrastructure/post/run-crunch-cfd-on-oracle-cloud-infrastructure-twice-as-cheap-as-competitors

投稿者： Gloria Lee | Staff Cloud Engineer

オラクルでは、独立系ソフトウェア・ベンダー（ISV）と密接に連携し、オラクルのクラウド上で製品の最高のパフォーマンスを実現できるよう取り組んでいます。Oracle Cloud Infrastructure（OCI）上で、ISVは比類ないスピード、セキュリティ、およびスケーラビリティを、市場で最高のパフォーマンスあたりの価格で手に入れることができます。オラクルのISVネットワークの詳細については、ISVs bet their business on Oracle Cloudをご覧ください。

当社は最近、数値流体力学（CFD）シミュレーションを専門とするCRAFT Tech社と協力して、同社のアプリケーションCRUNCH CFDのベンチマークを実施しました。CRUNCH CFDは、マルチフィジックス・シミュレーション能力を備えた非構造化ソルバーで、流体と熱に特化したソルバーにより、複雑な流れの問題をコミュータブルなフレームワークで解析することができます。このアプリケーションの詳細については、同社のウェブサイトをご覧ください。

ベンチマークの設定

オラクルの最新のハイパフォーマンスコンピューティング（HPC）インスタンスであるBM.Optimized3.36のクラスタを、当社のHPC Cluster Marketplaceスタックを使用して作成しました。このスタックでは、ネットワークファイル共有（NFS）共有ボリュームの追加や、SLURMのインストールなど、カスタマイズ可能な機能で簡単にクラスタをデプロイすることができます。使い勝手が良いため、これらのスタックは起動後数分で立ち上がり、ワークロードの立ち上げにかかる時間を短縮することができます。

次の図は、私たちのベンチマーク設定とAWSのシステムスペックを示しています。

AWSは2システムともc5n.18xlargeを使用していて、AWS with EFAはインターコネクトとしてElastic Fabric Adapter（EFA）を使用していました。EFAは、アプリケーションがネットワークインターフェイスのハードウェアと直接通信できるようにするネットワークデバイスである。これに対し、Oracleの設定ではInfiniBand RDMAを使用しており、1.7μsという低レイテンシのネットワークと数千コアに及ぶスケーラビリティを実現していました。また、これらのセットアップには、スループットを制限するネットワーク上のオーバーヘッドが追加されていません。

CRUNCH CFDの結果

9-Species Hydrogen-Oxygen Petersen & Hansen Reaction Mechanism と k-ε Turbulence Model を用いて、3種類のケースで計算を行いました。メッシュサイズは500万セル、1500万セル、4400万セルです。測定基準は、総実行時間、反復あたりの時間、および総処理時間です。各メトリクスの説明は次の図のとおりです。

次のグラフは、BM.Optimized3.36とc5n.18xlarge with EFAの総前処理時間の比較で、時間が短い方が良いことを示しています。

図1：前処理の並列処理時間。OCI HPCとAWS with EFAのグリッドとソリューションパーティショニングの比較。OCI HPCは、AWS with EFAと比較して、最大70%高速です。

次のグラフは、BM.Optimized3.36、c5n.18xlarge with 100 GB/s Ethernet、c5n.18xlarge with EFAの反復あたりの時間比較で、時間が短いほど良いというものです。

図2：OCI HPC、AWS（EFAあり）、AWS（EFAなし）の定常反応における1反復あたりのCPU時間。OCI HPCはEFAなしのAWSより18%、EFAありのAWSより10%高速になりました。

次のグラフは、BM.Optimized3.36、c5n.18xlarge with 100 GB/s Ethernet、c5n.18xlarge with EFAの総実行時間の比較で、時間が短い方が良いというものです。

図3：OCI HPC、EFA付きAWS、EFAなしAWSの定常反応の合計時間。OCI HPCはEFAなしのAWSより22％、EFAありのAWSより20％高速化されています。

性能の向上は、よりコスト削減に直結します。44Mセルモデルを例にして実証してみましょう。EFAを使ったc5n.18xlargeのジョブ単価は256コアで7ドルから1,024コアで10ドル、BM.Optimized3.36のジョブ単価は256コアで4ドルから972コアで5ドルとなっています。つまり、実行時間が短くなっただけでなく、時間あたりのコストもc5n.18xlargeが3.88ドルであるのに対し、BM.Optimized3.36は2.70ドルと低くなっているのです。OCIで約2倍のコスト削減ができるのですから、CRUNCH CFDを他で動かす必要はないでしょう。

まとめ

全体として、オラクルのHPCクラスターはAWSに対して明確なパフォーマンス優位性を示し、時間と反復性が15%向上しています。また、OracleのNVMeは、並列ファイルパーティショニングのI/O速度がAWS SSDよりも50%以上高速です。

CRUNCH CFD以外にも、他のCFDアプリケーションはOCI上で高速に動作しています。Ansys FluentやLSDYNAなどのアプリケーションのパフォーマンス強化について詳しくは、クラウドで最も強力なHPCプラットフォームでCFDアプリケーションをかつてないほど高速に実行するをご覧ください。これらのアプリケーションを自分でテストしたい場合は、30日間の無料トライアルを開始し、Oracle Cloud Infrastructureの幅広いサービスに30日間アクセスしてください。