AWSでバーチャル富岳を構築してみた

JAWS-UG彩の国埼玉支部 #4 理研公開コラボイベント

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1. JAWS-UG彩の国埼玉支部 #4 理研公開コラボイベント 2025/10/18 小寺　加奈子 @KanakoKode16 AWSでバーチャル富岳を 構築してみた
2. 自己紹介 01 名前：小寺　加奈子（こでら　かなこ） 仕事：新卒でメーカーの営業→事業会社の社内 SE→AWSパートナー→現職NetAppでクラウド Sales Specialist JAWS：クラウド女子会運営 その他： AWS Top Engineers(Service) 2023 AWS Community Builders (Cloud Operation) 2024 & 2025
3. 02 今日のテーマ 「富岳」以外のスパコンやクラウド サービス上に、 「富岳」と同等の ソフトウェア環境を再現するもの バーチャル富岳 SingularityコンテナイメージをAWSへイン ストールすることでプライベートな「富 岳」が構築が可能。
4. 03 バーチャル富岳について 「サテライト富岳」 R-CCSが提唱する「バーチャル富岳」の実証・開 発環境として整備された計算機システム。 商用クラウド上に「富岳」と同等のソフトウェア スタックを構築している。富岳ユーザ向けの試行用 共用環境として提供される。 「プライベート富岳」 利用者が自ら購入したAWSのEC2インスタンス に、事前構築済みの ソフトウェアスタックを含む コンテナイメージをインス トールすることで、自 由に構築できるプライベートな「富岳」環境。
5. 04 Graviton3/3E ベースのインスタンス上で動作検証済み。 プライベート富岳のアーキテクチャ
6. 1 Head Node ユーザーがログインし、ジョブ投入・状況確認・コードコ ンパイルなどを行う入口。 2 計算ノード 大規模・長時間の計算を実行するノード。直接ログイン不 可で、ジョブスクリプト経由で利用。 3 バーチャル富岳向け コンテナ 富岳向けソフトウェアをまとめたSingularityコンテナ 。ク ラウド上で富岳と同等環境を構築が可能。 4 共有ストレージ Head Nodeと計算ノードで共用。ジョブの入出力ファイル を保存。 5 外部ストレージ 長期保存用。クラスタ削除時にデータ消失を防ぐため、ク ラスタ外にエクスポートして保持。 05 プライベート富岳の構成要素
7. 06 なぜ「共有ストレージ」利用するのか？ ジョブ間でデータ共有が容易 　　Head Nodeと計算ノード間で同じファイルシステムを利用できるため、ジョブの入出力ファイルを 　　簡単に共有可能。 ワークフローの効率化 　　コード、ライブラリ、入力データを一度配置すれば、複数ノードで再利用できるので 　　セットアップ時間を削減。 スケーリング時の一貫性 　　ノードを追加しても同じストレージを参照できるため、分散計算やMPIジョブでデータ整合性を 　　保てる。 クラスタ削除前のデータ保護が容易　 　　外部ストレージへのエクスポートと組み合わせることで、長期保存やバックアップが簡単。 アプリケーション互換性 　　HPCアプリケーションは通常共有ファイルシステムを前提としているため、互換性を確保できる。
8. 07 構築の流れ
9. 08 クラスタ作成用パラメータ
10. 09 クラスタ構築後の共有ストレージ確認 CF実行後、FSx for Lustreが指定したマウントポイント 「lustre01」でマウントされている
11. 10 Singularityとは 目的：アプリケーションの実行環境をコンテナ化し、移植性と再現性を高める。 仕組み：カーネル以外のシステム要件（ライブラリや依存関係）をコンテナにまと め、同一アーキテクチャならどこでも動作可能。 【Singularityの特長】 ・イメージが単一ファイルで作成されるため、コンテナイメージの管理が直感的で容易 ・イメージを展開せず 、単一ファイルのまま利用できるため、アプリケーション稼働時の 　共有ファイルシステムへの I/O を 抑制できる。 ・ 起動したユーザーのID・権限がコンテナ内部で継承され、同一ユーザーとして 　ファイル・ハードウエア・プロセスにアクセス可能 ・イメージ作成やコンテナ実行に際して、root 権限やデーモンを一切介在させないため、 　セキュアな運用が可能である。
12. 11 実際にGROMACSを試してみる GROMACS 　オープンソースの古典分子動力学アプリケーションソフトウェア。 　主に生体分子系の計算事例が多く、高速な 並列計算が可能なことが特徴である。 　URL:https://www.gromacs.org/
13. 12 実際にGROMACSを試してみる ジョブを投げて1分以内に4インスタンスが起動
14. 13 実際にGROMACSを試してみる ジョブが完了の確認は、ジョブを投入したディレクトリにslurm-xx.outの ファイルが出力。結果は1プロセスがエラーとなっていた。
15. 14 試してみた所感 ・構築手順が提供されているので、AWSアカウントがあれば簡単に試すことが できる。学習コストがかからない。 ・VPC、Headノード、S3は手作業で作成するため検証後に確実に削除する必要 あり。 ・構築手順上、Headノード接続のセキュリティグループ作成のInboundルール の接続元が0.0.0.0になっているので、試すときは「マイIP」へ変更。 【参考サイト】 https://www.r-ccs.riken.jp/fugaku/virtual-fugaku/
16. Thank You