Necessiteu una màquina que pugui realitzar bilions de càlculs de coma flotant en un segon? O necessiteu una història divertida sobre el vostre superordinador personal que apagui els llums del vostre poble? Construir un superordinador és un repte interessant si sou un geni ric amb una mica de temps lliure. Tècnicament, un superordinador multiprocessador és una xarxa d’ordinadors que treballen junts per resoldre un problema. En aquest article es discutirà breument cada etapa de la seva creació, centrant-se en el maquinari i el programari.
Pas
Pas 1. Primer, esbrineu quins components de maquinari necessitareu
Un node principal, com a mínim una dotzena de nodes de càlcul idèntics, un commutador Ethernet, una unitat de distribució d'energia (PDU) i un bastidor de servidor. Informeu-vos també de les necessitats d’electricitat, refrigeració i espai. Especifiqueu l'adreça IP de la xarxa privada, els noms dels nodes, els paquets de programari que voleu instal·lar i la tecnologia que voleu utilitzar perquè tots puguin funcionar junts per realitzar computacions paral·leles (més informació a continuació).
- Tot i que el maquinari que necessiteu és car, el programari d’aquesta guia és gratuït i la majoria és de codi obert.
- Si voleu veure la velocitat del vostre superordinador (en teoria), utilitzeu-ho:
Pas 2. Construïu nodes de càlcul
Podeu muntar vosaltres mateixos els nodes de càlcul que necessiteu o utilitzar un servidor preparat.
- Trieu un marc de servidor d’ordinadors que maximitzi l’espai, la refrigeració i l’eficiència energètica.
- O podeu utilitzar aproximadament una dotzena de servidors obsolets. Quan s’utilitzen junts, són molt més útils que quan s’utilitzen individualment i es pot estalviar una mica. Tots els processadors, adaptadors de xarxa i plaques base han de ser els mateixos per garantir que el sistema funcioni sense problemes. Per descomptat, no oblideu la memòria RAM i la capacitat d’emmagatzematge de cada node i almenys una unitat òptica per al node principal.
Pas 3. Muntar el servidor que heu incorporat al bastidor del servidor
Comenceu per la part inferior per evitar objeccions a la part superior. Convideu un amic per ajudar-vos, ja que els conjunts de servidors congestionats poden arribar a ser tan pesats que fa que sigui difícil encabir-los als calaixos.
Pas 4. Munteu el commutador Ethernet a la part superior del marc del servidor
Aprofiteu aquesta oportunitat per configurar-lo: doneu-li una mida de fotograma de 9000 bytes, configureu l'adreça IP a l'adreça estàtica que heu especificat al pas 1 i desactiveu protocols d'encaminament innecessaris com SMTP Snooping.
Pas 5. Instal·leu la unitat de distribució d'energia
És possible que necessiteu 220 volts per a un càlcul d’alt rendiment, depenent de la quantitat de corrent que requereixi el node a la càrrega màxima.
Pas 6. Un cop instal·lat tot, podeu iniciar el procés de configuració
Linux és un sistema operatiu obligatori per a clústers d’informàtica d’altes prestacions, perquè a part de ser ideal per a la informàtica científica, també és 100% gratuït. Amb nodes que arribin a centenars o fins i tot a milers, sens dubte serà molt car si utilitzeu Windows.
- Comenceu instal·lant la versió més recent del BIOS i del microprogramari de la placa base. La versió instal·lada ha de ser la mateixa per a tots els nodes. Comenceu amb la instal·lació de la versió més recent de la BIOS i el microprogramari de la placa base, que haurien de ser els mateixos en tots els nodes.
- Instal·leu la distribució de Linux que vulgueu a cada node, amb una interfície gràfica al node principal. Les opcions més populars són CentOS, OpenSuse, Scientific Linux, RedHat i SLES.
- L’autor recomana encaridament l’ús de Rocks Cluster Distribution. Rocks instal·larà a l'instant tots els programes que necessiteu per al vostre superordinador i utilitzarà una manera enginyosa de "compartir-se" entre tots els nodes existents mitjançant l'arrencada PXE de Red Hat i el procediment "Kick Start".
Pas 7. Instal·leu la interfície de missatgeria, la gestió de recursos i altres biblioteques de programari essencials
Si no vau instal·lar Rocks al pas anterior, haureu de preparar el programari necessari per alimentar el mecanisme informàtic paral·lel.
- En primer lloc, necessitareu un sistema de gestió bash portàtil com Torque Resource Manager, que farà la feina compartida entre les màquines.
- Vinculeu el parell amb el programador de clúster Maui per completar la configuració.
- A continuació, heu d’instal·lar la interfície de missatgeria, necessària per fer que nodes de càlcul separats comparteixin les mateixes dades. OpenMP és una elecció definitiva.
- No us oblideu de les biblioteques i compiladors matemàtics multi-threading per crear els programes d’informàtica paral·lels que necessiteu. O bé, simplement instal·leu Rocks per fer-ho encara més fàcil.
Pas 8. Combineu tots els nodes de càlcul en una xarxa
El node principal enviarà tasques computacionals al node de càlcul, que haurà d'enviar els resultats mentre intercanvien missatges entre ells. Com més aviat millor.
- Utilitzeu una xarxa ethernet privada per connectar tots els nodes del vostre clúster de superordinadors.
- El node principal pot ser un servidor NFS, PXE, DHCP, TFTP i NTP a la xarxa ethernet.
- Heu de separar aquesta xarxa de la xarxa pública per assegurar-vos que els paquets enviats no interfereixin amb altres xarxes de la vostra xarxa local.
Pas 9. Proveu el superordinador que heu creat
Abans de ser utilitzat per altres persones, us recomanem que proveu primer el rendiment del vostre superordinador. HPL (High Performance Linpack) és un referent popular per mesurar la velocitat de càlcul dels superordinadors. Haureu de compilar des de l’origen, amb totes les opcions d’optimització que ofereix el compilador que utilitzeu per a l’arquitectura que heu triat.
- Per descomptat, heu de compilar des de la font amb totes les opcions d’optimització possibles per a la vostra plataforma. Per exemple, si utilitzeu una CPU AMD, compileu-lo amb Open64 amb un nivell d'optimització -0fast.
- Compareu els resultats de les proves a TOP500.org per comparar el vostre superordinador amb els 500 superordinadors més ràpids del món.
Consells
- Per obtenir velocitats de xarxa elevades, consulteu la interfície de xarxa InfiniBand. Per descomptat, heu d’estar preparats per pagar un preu superior.
- IPMI pot simplificar l’administració de grans clústers de superordinadors proporcionant KVM-over-IP, control remot del cicle d’alimentació i altres funcions.
- Utilitzeu Ganglia per controlar la càrrega de càlcul als nodes.
