RustでGPUオフロード：移植性・安全性・速度を実現

GPU Offload in Rust: Portable, Safe, and Fast

高性能GPUプログラミングは、実行効率とメモリ安全性のトレードオフを強いられてきました。Rustの所有権モデルはホストCPUではコンパイル時にメモリ安全性を保証しますが、GPUのような並列実行環境に適用するには、ベンダー固有のDSLやunsafeな生ポインタに頼る必要がありました。本論文では、Rustコンパイラ（rustc）とLLVMバックエンドに組み込まれた、ゼロオーバーヘッドでマルチベンダー対応のGPUオフロードコンパイルフレームワークを提案します。Rustの型システム、所有権システム、noaliasによる厳密なエイリアシング保証を活用し、LLVMのオフロードインフラを通じてデータ転送を効率的に管理・最適化します。ホストとデバイス間のABI低下の不一致という技術的課題を明らかにし、手動およびコンパイラ生成のメモリ移動を安全に処理する2パスコンパイルパイプラインを導入します。RAJAPerfでの評価では、ネイティブな手動最適化CUDAおよびHIP C++ベースラインと同等のカーネル性能を達成しました。