Съдържание

• стъпки
• Съвети
• Предупреждения

Търсите машина, способна да извършва стотици трилиони изчисления с плаваща запетая в секунда? Или просто искате да се похвалите с приятели за суперкомпютъра, монтиран във вашата стая? Изграждането на високоефективен изчислителен клъстер или суперкомпютър е предизвикателство, което всеки ентусиаст с безплатен уикенд и малко пари, останали може да се опита да постигне. Технически погледнато, многопроцесорен суперкомпютър е мрежа от компютри, които работят заедно, за да решат проблем. Тази статия ще опише накратко всяка стъпка в процеса, като се съсредоточи върху хардуера и софтуера.

стъпки

1. 

   Определете първо необходимите хардуерни компоненти и ресурси. Ще ви е необходим главен възел, най-малко 12 идентични мрежови възли, Ethernet превключвател, модул за разпределение на мощност и стелаж. Определете необходимото потребление на електроенергия, охлаждане и пространство. Също така решете кой IP адрес искате за вашите частни мрежи, как да назовете възлите, кои софтуерни пакети искате да инсталирате и коя технология ще се използва за извършване на паралелни изчисления (повече за това по-късно).
   • Въпреки че хардуерът е скъп, всички програми, изброени в ръководството, са безплатни и повечето от тях са с отворен код.
   • Ако искате да видите колко бърз би бил вашият суперкомпютър теоретично, използвайте този инструмент: http://hpl-calculator.sourceforge.net/

2. 

   
   
   Създайте възлите. Ще трябва да монтирате възлите или да закупите предварително сглобени сървъри.
   • Изберете шаси на сървъра, което увеличава максимално пространството, охлаждането и консумацията на енергия.
   • Можете също да използвате няколко остарели сървъра - общата стойност на които ще бъде по-голяма от сумата на частите, но все пак ще спестите много. Всички процесори, мрежови адаптери и дънни платки трябва да бъдат идентични, за да работи системата добре. Очевидно не забравяйте да включите RAM и съхранение на всеки възел и поне едно оптично устройство за главния възел.

3. 

   
   
   Инсталирайте сървърите в багажника. Започнете от дъното, така че горната му част да не е твърде тежка. За това ще ви е необходима помощ от вашите приятели - плътните сървъри могат да бъдат много тежки и да ги ръководите по пистите, които ги държат, е трудно.

4. 

   Инсталирайте Ethernet превключвателя над шасито на сървъра. Отделете това време, за да конфигурирате превключвателя: активирайте jumbo рамка с размери 9000 байта, задайте IP адресите на статичния адрес, определен в първата стъпка, и деактивирайте ненужните протоколи за маршрутизиране, като SMTP Snooping.

5. 

   
   
   Инсталирайте разпределителния блок. В зависимост от това колко ток ще изискват възлите при пълно натоварване, може да са ви необходими 220 волта за високоефективни изчисления.

6. 

   С всичко инсталирано можете да започнете процеса на конфигуриране. Linux е идеалната операционна система за HPC клъстери - не само, че е идеалната среда за научни изчисления, но също така е свободна за инсталиране на стотици или дори хиляди възли. Представете си колко би струвало инсталирането на Windows на всички тези възли?
   • Започнете с инсталирането на най-новата версия на BIOS и фърмуера на дънната платка, които трябва да бъдат идентични на всички възли.
   • Инсталирайте любимата си версия на Linux на всеки възел, с графичен интерфейс на главния възел. Популярните опции включват CentOS, OpenSuse, Scientific Linux, RedHat и SLES.
   • Можете също да използвате Rocks Cluster Distribution. В допълнение към инсталирането на всички инструменти, необходими за работа на клъстера, Rocks използва отличен метод за разпределяне на множество екземпляри от себе си на възлите много бързо, използвайки PXE зареждане и процедура "Kick Start" на Red Hat.

7. 

   Инсталирайте интерфейса за съобщения, управлението на ресурси и други необходими библиотеки. Ако не сте инсталирали Rocks в предишната стъпка, ще трябва ръчно да конфигурирате софтуера, необходим за активиране на паралелните изчислителни механизми.
   • Първо, ще ви е необходима преносима мащабна система за управление, като например Torque Resource Manager, която ви позволява да разделяте и разпределяте задачи на няколко машини.
   • Сдвоете въртящия момент с Maui Cluster Scheduler, за да завършите инсталацията.
   • След това ще трябва да инсталирате интерфейса за предаване на съобщения, необходим за отделните процеси на различните възли да споделят едни и същи данни. OpenMP е лесен за използване.
   • Не забравяйте множествените математически библиотеки за паралелни изчислителни програми. Наистина е по-лесно, ако инсталирате Rocks.

8. 

   Свържете компютърните възли. Главният възел изпраща задачите към възлите на компютъра, които след това трябва да изпратят резултата обратно, както и да изпращат съобщения един до друг. Колкото по-бързо, толкова по-добре.
   • Използвайте частна Ethernet мрежа, за да свържете всички възли в клъстера.
   • Главният възел също може да действа като NFS, PXE, DHCP, TFTP и NTP сървър през Ethernet мрежата.
   • Трябва да отделите тази мрежа от обществени мрежи, което гарантира, че предавателните пакети няма да пречат на други мрежи във вашата LAN.

9. 

   Тествайте клъстера. Последното нещо, което искате да направите, преди да пуснете цялата тази изчислителна мощност на вашите потребители, е да тествате тяхната ефективност. Показателят HPL (High Performance Lynpack) е популярен избор за измерване на изчислителната скорост на клъстера. Ще трябва да го компилирате от източник с всички възможни оптимизации, предлагани от компилатора за избраната архитектура.
   • Очевидно е, че трябва да компилирате от източника с всички възможни оптимизации за вашата платформа. Например, когато използвате AMD процесори, компилирайте с Open 64 с ниво на оптимизация -0fast.
   • Сравнете резултатите на TOP500.org, за да сравните своя клъстер с 500-те най-бързи суперкомпютри в света!

Съвети

• IPMI може да направи администрирането на голям клъстер лесно, осигурявайки KVM-over-IP, реле за отдалечена обработка и други.
• За да постигнете наистина високи скорости на мрежата, потърсете мрежови интерфейси InfiniBand. Цените обаче не са много достъпни.
• Използвайте Ganglia за наблюдение на изчислителното натоварване на възлите.

Предупреждения

• Уверете се, че вашата инфраструктура може да се справи с натовареното им натоварване.