Innhold

• Steps
• Tips
• advarsler

Ser du etter en maskin som kan utføre hundrevis av billioner med flytende punktberegninger i sekundet? Eller vil du bare skryte til venner om superdatamaskinen som er montert på rommet ditt? Å bygge en høyytelsesdataarklynge, eller en superdatamaskin, er en utfordring som enhver entusiast med en gratis helg og litt penger igjen kan prøve å oppnå. Teknisk sett er en superprosessor-superdatamaskin et nettverk av datamaskiner som jobber sammen for å løse et problem. Denne artikkelen vil kort beskrive hvert trinn i prosessen, med fokus på maskinvare og programvare.

Steps

1. 

   Bestem nødvendige maskinvarekomponenter og ressurser først. Du trenger en hovednode, minst 12 identiske nettverksnoder, en Ethernet-bryter, en strømfordelingsenhet og et stativ. Bestem ønsket elektrisitet, kjøling og plassbehov. Bestem også hvilken IP-adresse du vil ha for dine private nettverk, hvordan du navngir noder, hvilke programvarepakker du vil installere og hvilken teknologi som skal brukes til å utføre parallell databehandling (mer om det senere).
   • Selv om maskinvaren er dyr, er alle programmene som er oppført i guiden gratis, og de fleste av dem er åpen kildekode.
   • Hvis du vil se hvor raskt superdatamaskinen din teoretisk ville være, bruker du dette verktøyet: http://hpl-calculator.sourceforge.net/

2. 

   
   
   Opprett nodene. Du må montere nodene eller kjøpe ferdigmonterte servere.
   • Velg serverchassis som maksimerer plass, kjøling og strømbruk.
   • Du kan også bruke flere utdaterte servere - den totale kostnaden vil være større enn summen av delene, men du vil fremdeles spare mye. Alle prosessorer, nettverkskort og hovedkort må være identiske for at systemet skal fungere godt. Sørg for at du inkluderer RAM og lagring på hver node og minst en optisk stasjon for hovednoden.

3. 

   
   
   Installer serverne i racket. Start fra bunnen, slik at toppen av den ikke er for tung. Du trenger hjelp fra vennene dine for dette - tette servere kan være veldig tunge, og det er vanskelig å lede dem langs sporene som holder dem.

4. 

   Installer Ethernet-bryteren over serverchassiset. Ta deg tid til å konfigurere bryteren: aktiver jumbo-rammestørrelser på 9000 byte, sett IP-adressene til den statiske adressen som ble bestemt i det første trinnet, og deaktiver unødvendige rutingsprotokoller, for eksempel SMTP Snooping.

5. 

   
   
   Installer strømfordelingsenheten. Avhengig av hvor mye strøm nodene vil kreve ved full belastning, kan det hende du trenger 220 volt for databehandling med høy ytelse.

6. 

   Når alt er installert, kan du starte konfigurasjonsprosessen. Linux er det ideelle operativsystemet for HPC-klynger - ikke bare er det det ideelle miljøet for vitenskapelig databehandling, det er også gratis å installere på hundrevis eller til og med tusenvis av noder. Tenk hvor mye det vil koste å installere Windows på alle disse nodene?
   • Begynn med å installere den nyeste versjonen av hovedkortet BIOS og firmware, som må være identisk på alle noder.
   • Installer din favorittversjon av Linux på hver node, med et grafisk grensesnitt på hovednoden. Populære alternativer inkluderer CentOS, OpenSuse, Scientific Linux, RedHat og SLES.
   • Du kan også bruke Rocks Cluster Distribution. I tillegg til å installere alle verktøyene som er nødvendige for at klyngen skal fungere, bruker Rocks en utmerket metode for å distribuere flere forekomster av seg selv til nodene veldig raskt ved hjelp av en PXE-oppstart og Red Hats 'Kick Start' -prosedyre.

7. 

   Installer meldingsgrensesnittet, ressursstyring og andre nødvendige biblioteker. Hvis du ikke installerte Rocks i forrige trinn, må du manuelt konfigurere den nødvendige programvaren for å aktivere de parallelle databehandlingsmekanismene.
   • Først trenger du et bærbart, stort styringssystem, for eksempel Torque Resource Manager, som lar deg dele og distribuere oppgaver på flere maskiner.
   • Bruk et moment med Maui Cluster Scheduler for å fullføre installasjonen.
   • Deretter må du installere meldingsoverføringsgrensesnittet, nødvendig for at de enkelte prosessene i de forskjellige nodene skal dele de samme dataene. OpenMP er enkel å bruke.
   • Ikke glem flertrådige matematiske biblioteker for parallelle databehandlingsprogrammer. Det er virkelig lettere hvis du installerer Rocks.

8. 

   Koble til datamaskinens noder. Hovednoden sender oppgavene til datamaskinens noder, som deretter må sende resultatet tilbake, samt sende meldinger til hverandre. Jo raskere jo bedre.
   • Bruk et privat Ethernet-nettverk for å koble alle noder i klyngen.
   • Hode-noden kan også fungere som en NFS-, PXE-, DHCP-, TFTP- og NTP-server over Ethernet-nettverket.
   • Du må skille dette nettverket fra offentlige nettverk, noe som sikrer at overføringspakkene ikke forstyrrer andre nettverk på ditt LAN.

9. 

   Test klyngen. Det siste du vil gjøre før du slipper all datakraften til brukerne dine, er å teste ytelsen. HPL (High Performance Lynpack) benchmark er et populært valg for å måle kalkulasjonshastigheten. Du må samle den fra kilden med alle mulige optimaliseringer som kompilatoren tilbyr for den valgte arkitekturen.
   • Det er klart at du må samle fra kilden med alle mulige optimaliseringer for plattformen din. Når du for eksempel bruker AMD-CPUer, må du kompilere med Open 64 med -0 rask optimaliseringsnivå.
   • Sammenlign resultatene på TOP500.org for å sammenligne klyngen din med de 500 raskeste superdatamaskinene i verden!

Tips

• IPMI kan gjøre det enkelt å administrere en stor klynge, gi KVM-over-IP, fjernbehandlingsrelé og mer.
• For å oppnå virkelig høye nettverkshastigheter, se etter InfiniBand nettverksgrensesnitt. Prisene er imidlertid ikke veldig rimelige.
• Bruk Ganglia til å overvåke beregningsbelastningen på nodene.

advarsler

• Forsikre deg om at infrastrukturen din kan håndtere belastningen som blir pålagt dem.