RustにおけるGPUオフロード：ポータブル、安全、高速

高性能GPUプログラミングは、従来、実行効率とメモリ安全性との間で妥協を強いてきた。Rustはその厳格な所有権モデルを通じてホストCPUのコンパイル時メモリ安全性を保証するが、これを大規模並列GPU実行環境に適用するには、ベンダー固有のドメイン固有言語（DSL）を使用するか、明示的なunsafeな生ポインタに頼る必要があった。本稿では、Rustコンパイラ（rustc）とLLVMバックエンドにネイティブに組み込まれた、オーバーヘッドゼロでマルチベンダー対応のGPUコンパイルフレームワークを提案する。Rustの豊富な型システム、所有権システム、および厳密なエイリアシング保証（noalias）を活用して、LLVMのOffloadインフラストラクチャを通じてデータ転送を効率的に管理・最適化する。ホストとデバイスターゲット間のクロスベンダーABI低下不一致といった技術的課題を露呈させ、手動およびコンパイラ生成のメモリ移動を安全に処理できる2パスコンパイルパイプラインを導入する。RAJAPerfでの評価により、本rustcベースのソリューションが、ネイティブで手作業で最適化されたCUDAおよびHIP C++ベースラインに対して、競争力のあるLLVM IRをGPUカーネルに生成し、堅実なカーネルパフォーマンスを達成できることが示された。