PowerEdge: Volta GPU가 탑재된 R740의 NAMD 성능

NVIDIA GPU를 사용하여 이점을 얻을 수 있는 몇 가지 HPC 애플리케이션이 있으며 NAMD가 그러한 애플리케이션 중 하나입니다. NAMD(Nanoscale Molecular Dynamics)는 대규모 생체 분자 시스템의 고성능 시뮬레이션을 위해 설계된 CHARMM 병렬 프로그래밍 모델을 사용하는 분자 역학 시뮬레이션을 위한 오픈 소스 소프트웨어입니다. 
GPU 가속을 활용하려면 NAMD용 CUDA 빌드가 필요합니다. CUDA 지원으로 NAMD를 컴파일하는 지침은 여기에서 찾을 수 있습니다.

이 문서에서는 단일 Dell EMC PowerEdge R740 서버에서 NVIDIA 최신 Volta GPU V100-32GB의 NAMD 성능에 대해 설명합니다.

PowerEdge R740은 인텔 Skylake 프로세서가 장착된 2U 듀얼 소켓 서버입니다. 최대 3개의 더블 와이드 GPU와 고속 네트워킹 어댑터를 지원하도록 구성할 수 있습니다.

표 1에는 테스트에 사용된 하드웨어 구성 및 애플리케이션 세부 정보에 대한 정보가 나와 있습니다. 2018-08-17 날짜의이 테스트를 위해 NAMD의 야간 빌드 버전이 컴파일되었습니다.

       

표 1 하드웨어 및 소프트웨어 구성 세부 정보

성능 결과

NAMD는 각각 92K, 327K 및 1066k 원자로 구성된 ApoA1, F1ATPase 및 STMV의 세 가지 데이터 세트로 테스트되었습니다. Apoa1은 F1ATPase 및 STMV에 비해 더 작은 데이터 세트입니다. 여기서 성능 메트릭은 "ns/days"입니다. 이 섹션에 표시된 데이터는 10개 테스트의 평균을 기반으로 합니다.
그림 1은 세 개의 데이터 세트에 CPU 및 다중 GPU를 사용하는 NAMD 성능을 보여 줍니다. 인텔 웹 사이트의 지침에 따라 인텔 제온 프로세서용 NAMD를 컴파일했습니다. CPU에서 GPU로의 성능 향상은 아래 그래프에 나와 있습니다.

 
                                                                         그림 1 CPU 및 GPU의 NAMD 성능

•     성능은 서로 다른 데이터 세트의 듀얼 CPU 결과에 상대적입니다.
•     NAMD의 GPU 버전은 세 데이터 세트 모두에 대해 CPU 버전에 비해 최대 11.2배 빠른 속도를 제공합니다.
•     두 번째 GPU 카드가 추가되었을 때 추가적인 23%-33%의 성능 향상이 측정되었습니다. 2개의 GPU에서 3개의 GPU 테스트에서 6-9%의 더 겸손한 결과가 관찰되었습니다.
   

  NAMD는 또한 최상의 성능에 필요한 최소 CPU 코어 수를 식별하기 위해 1, 2 및 3 GPU에서 서로 다른 수의 CPU 코어로 테스트되었습니다.

   

                                                        그림 2 CPU 코어 수와 GPU가 다른 STMV 성능

•     그림 2에서 볼 수 있듯이 CPU 코어를 너무 적게 사용하면 성능에 부정적인 영향을 미치며 코어 수가 증가함에 따라 성능이 향상됩니다.
•     20+ CPU 코어가 있는 하나의 V100을 테스트한 결과 우수한 성능을 얻을 수 있었습니다. 20개 이상의 코어를 사용하면 2-3%의 성능 이점이 추가로 있습니다.
•     이 테스트는 다른 두 데이터 세트 ApoA1 및 F1ATPase에서도 수행되었습니다. 그들에게서 유사한 성능 동작이 관찰되었습니다.
   

  
   

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  요약

  Dell EMC PowerEdge R740 서버 및 NVIDIA Volta V100-32GB GPU에 대한 NAMD 성능 결과가 여기에 제시되었습니다. GPU를 사용할 때 CPU 전용 테스트에 비해 ~6.6배에서 11.2배의 속도 향상이 있습니다. 3개의 V100 카드가 있는 R740 서버가 최상의 성능을 제공하는 반면, 2개의 V100 카드가 있는 R740은 3개의 GPU 구성의 91% 이내입니다. 예산 제한이 있는 경우 CPU에 비해 최대 8배의 속도 향상을 제공하므로 R740당 하나의 GPU가 좋은 선택이 될 것입니다. 다양한 CPU 코어와 GPU를 사용한 테스트도 수행되었으며, 너무 적은 수의 CPU 코어를 사용하면(테스트에서 20개 미만의 코어) GPU 테스트에서 NAMD 성능이 저하되는 것으로 나타났습니다.