MCSE – Memory- und Storage-Technologien im HPC

Massenspeicherzugriffe für Exascale-Supercomputer

Hauptspeicher (Memory) und Massenspeicher (Storage) sind klassischerweise getrennte Technologien für verschiedene Zwecke. Die relativ neue NVMe- Technologie (Non-Volatile Memory) vereint Merkmale beider: einerseits deutlich höhere Zugriffsgeschwindigkeiten als klassische Storages, andererseits die namensgebende Eigenschaft, den Inhalt auch nach dem Aus- und Einschalten zu behalten. NVMe-Hardware kommt sowohl für Storage-Hardware als auch für modifizierte RAM-Riegel zum Einsatz.

Ziel ist die Aufhebung der üblichen Trennung zwischen Arbeitsspeicher und nichtflüchtigem Speicher, um eine deutliche Effizienzsteigerung zu ermöglichen. Dadurch können verschiedene Klassen von Speichermedien flexibel genutzt werden. Im Vorhaben werden hierfür alternative Schnittstellen für die elementare Ein-/Ausgabe von parallelen Anwendungen untersucht. Als Ergebnis werden systemunabhängige Kommunikationsschnittstellen (I/O-Verbs) entwickelt. Zudem soll mittels IML-System (Infinite Memory Layer) den Anwendungen die gemeinsame Nutzung von Daten auf konsistente, zuverlässige und schnelle Weise ermöglicht werden.

Der innovative Kern des Vorhabens ist die Entwicklung von I/O-Verbs zur Verbesserung der Skalierbarkeit und Performanz von Massenspeicherzugriffen. Die angestrebte Performance-Steigerung trägt zur effizienteren Nutzung neuer Höchstleistungsrechner und Energieeinsparung bei. Die erzielten Ergebnisse und Erkenntnisse lassen sich gut auf andere Systeme übertragen.