Sadržaj

• koraci
• Savjet
• Upozorenja

Tražite stroj koji može izvesti stotine bilijuna izračuna s pomičnim zarezom u sekundi? Ili se samo želite hvaliti prijateljima oko superračunala ugrađenog u vašu sobu? Izgradnja računalnog klastera visokih performansi ili superračunala izazov je koji svaki entuzijasta s slobodnim vikendom i nešto novca preostalog može pokušati ostvariti. Tehnički gledano, višeprocesorski superračunalo mreža je računala koja zajedno rade na rješavanju problema. Ovaj će članak ukratko opisati svaki korak u postupku, usredotočujući se na hardver i softver.

koraci

1. 

   Prvo odredite potrebne hardverske komponente i resurse. Trebat će vam glavni čvor, najmanje 12 jednakih mrežnih čvorova, Ethernet sklopka, jedinica za raspodjelu napajanja i stalak. Odredite potrebnu potrošnju električne energije, hlađenja i prostora. Također odlučite koju IP adresu želite za vaše privatne mreže, kako imenovati čvorove, koji softverski paketi želite instalirati i koja će se tehnologija koristiti za izvođenje paralelnih računanja (više o tome kasnije).
   • Iako je hardver skup, svi su programi navedeni u vodiču besplatni, a većina njih je otvorenog koda.
   • Ako želite vidjeti koliko bi teoretski bio brz vaš superračunal, upotrijebite ovaj alat: http://hpl-calculator.sourceforge.net/

2. 

   
   
   Stvorite čvorove. Trebat ćete montirati čvorove ili kupiti unaprijed sastavljene poslužitelje.
   • Odaberite kućište poslužitelja koji maksimizira prostor, hlađenje i potrošnju energije.
   • Također možete koristiti nekoliko zastarjelih poslužitelja - čiji će ukupni trošak biti veći od zbroja dijelova, ali ćete i dalje uštedjeti puno. Svi procesori, mrežni adapteri i matične ploče moraju biti identični kako bi sustav dobro funkcionirao. Očito, obavezno uključite RAM i pohranu na svaki čvor i barem jedan optički pogon za glavni čvor.

3. 

   
   
   Instalirajte poslužitelje u stalak. Počnite od dna, tako da vrh nije previše težak. Za ovo će vam trebati pomoć vaših prijatelja - gusti poslužitelji mogu biti vrlo teški, a voditi ih duž staza koje ih drže teško je.

4. 

   Ugradite Ethernet sklopku iznad kućišta poslužitelja. Odvojite ovo vrijeme za konfiguriranje prekidača: omogućite jumbo okvir veličine 9000 bajta, postavite IP adrese na statičku adresu određenu u prvom koraku i onemogućite nepotrebne protokole usmjeravanja, kao što je SMTP Snooping.

5. 

   
   
   Ugradite jedinicu za raspodjelu napajanja. Ovisno o količini struje koja će čvorovima trebati pri punom opterećenju, možda će vam trebati 220 volti za računanje visokih performansi.

6. 

   Sa svime instaliranim, možete započeti postupak konfiguracije. Linux je idealan OS za HPC klastere - ne samo da je idealno okruženje za znanstveno računarstvo, već je i besplatno instalirati na stotine ili čak tisuće čvorova. Zamislite koliko bi koštala instalacija sustava Windows na sve ove čvorove?
   • Započnite instaliranjem najnovije verzije BIOS-a i firmware-a matične ploče, koja mora biti identična na svim čvorovima.
   • Instalirajte svoju omiljenu verziju Linuxa na svaki čvor, s grafičkim sučeljem na čvor čvoru. Popularne opcije uključuju CentOS, OpenSuse, Scientific Linux, RedHat i SLES.
   • Također možete koristiti Rocks Cluster Distribution. Uz instaliranje svih alata potrebnih za rad klastera, Rocks koristi izvrsnu metodu za brzu distribuciju više instanci sebe na čvorove koristeći PXE boot i postupak "Kick Start" Red Hat-a.

7. 

   Instalirajte sučelje za razmjenu poruka, upravljanje resursima i ostale potrebne knjižnice. Ako niste instalirali Rocks u prethodnom koraku, morat ćete ručno konfigurirati softver potreban za omogućavanje paralelnih računalnih mehanizama.
   • Prvo, trebat će vam prijenosni sustav upravljanja velikih razmjera, kao što je Torque Resource Manager, koji vam omogućuje da podijelite i distribuirate zadatke na više strojeva.
   • Uparite zakretni moment s Maui Cluster Schedulerom da biste dovršili instalaciju.
   • Zatim ćete morati instalirati sučelje za prijenos poruka potrebno za pojedinačne procese različitih čvorova da bi dijelili iste podatke. OpenMP je jednostavan za upotrebu.
   • Ne zaboravite matematičke knjižnice s više navoja za programe paralelnog računanja. Doista je lakše ako instalirate Rocks.

8. 

   Povežite čvorove računala. Glavni čvor šalje zadatke čvorovima računala, koji zatim trebaju poslati rezultat natrag, kao i slati poruke jedni drugima. Što brže to bolje.
   • Koristite privatnu Ethernet mrežu za povezivanje svih čvorova u klasteru.
   • Glavni čvor može djelovati i kao NFS, PXE, DHCP, TFTP i NTP poslužitelj preko Ethernet mreže.
   • Morate razdvojiti ovu mrežu od javnih mreža, što osigurava da prijenosni paketi neće ometati ostale mreže na vašem LAN-u.

9. 

   Ispitajte klaster. Posljednje što želite učiniti prije nego što otpustite svu računalnu snagu svojim korisnicima je testiranje njihovih performansi. HPL (High Performance Lynpack) referentna vrijednost popularan je izbor za mjerenje računske brzine klastera. Morat ćete ga sastaviti iz izvora sa svim mogućim optimizacijama koje nudi prevoditelj za odabranu arhitekturu.
   • Očito je da je potrebno prikupiti iz izvora sa svim mogućim optimizacijama za vašu platformu. Na primjer, kada koristite AMD CPU-e, kompilirajte se s Open 64 s -0 brzinom optimizacije.
   • Usporedite rezultate na TOP500.org da biste usporedili svoj klaster s 500 najbržih superračunala na svijetu!

Savjet

• IPMI može olakšati administriranje velikog klastera, osiguravajući KVM-over-IP, relej daljinske obrade i još mnogo toga.
• Da biste postigli stvarno velike mrežne brzine, potražite InfiniBand mrežna sučelja. Međutim, cijene nisu baš pristupačne.
• Koristite Ganglia za praćenje računskog opterećenja na čvorovima.

Upozorenja

• Provjerite može li vaša infrastruktura podnijeti opterećenje koje im se nameće.