Content

• Passos
• Consells
• Advertències

Esteu buscant una màquina capaç de realitzar centenars de bilions de càlculs en punt flotant per segon? O simplement voleu presumir als amics del supercomputador muntat a la vostra habitació? Construir un clúster informàtic d’alt rendiment o un supercomputador és un repte que qualsevol entusiasta amb un cap de setmana gratuït i una mica de diners que pugui intentar assolir. Tècnicament parlant, un supercomputador multiprocessador és una xarxa d’ordinadors que treballen junts per resoldre un problema. Aquest article descriurà breument cada pas del procés, centrat en maquinari i programari.

Passos

1. 

   Determineu primer els components i els recursos de maquinari requerits. Necessitareu un node de capçalera, almenys 12 nodes de xarxa idèntics, un commutador Ethernet, una unitat de distribució de potència i un rack. Determineu la demanda d’electricitat, refrigeració i espai requerida. També decidiu quina adreça IP voleu per a les vostres xarxes privades, com anomenar els nodes, quins paquets de programari voleu instal·lar i quina tecnologia s'utilitzarà per realitzar informàtica paral·lela (més sobre això més endavant).
   • Tot i que el maquinari és car, tots els programes que figuren a la guia són gratuïts i la majoria són de codi obert.
   • Si voleu veure com de ràpidament seria el vostre supercomputador, utilitzeu aquesta eina: http://hpl-calculator.sourceforge.net/

2. 

   
   
   Crea els nodes. Haureu de muntar els nodes o comprar servidors pre-muntats.
   • Trieu xassís del servidor que maximitzi l’ús d’espai, refrigeració i energia.
   • També podeu utilitzar diversos servidors obsolets, el cost total dels quals serà superior a la suma de les peces, però encara us estalviareu molt. Tots els processadors, adaptadors de xarxa i plaques base han de ser idèntics perquè el sistema funcioni bé. Evidentment, assegureu-vos d’incloure RAM i emmagatzematge a cada node i almenys una unitat òptica per al node principal.

3. 

   
   
   Instal·leu els servidors al rack. Comença per la part inferior, de manera que la part superior no sigui massa pesada. Necessiteu ajuda dels vostres amics per això: els servidors densos poden ser molt pesats, i és difícil guiar-los per les pistes que els contenen.

4. 

   Instal·leu el commutador Ethernet a sobre del xassís del servidor. Aprofiteu aquest moment per configurar el commutador: activeu mides de trama jumbo de 9000 bytes, configureu les adreces IP a l’adreça estàtica determinada al primer pas i desactiveu protocols d’encaminament innecessaris, com ara SMTP Snooping.

5. 

   
   
   Instal·leu la unitat de distribució d’energia. Segons la quantitat de corrent que necessiten els nodes a càrrega completa, potser necessiteu 220 volts per a informàtica d’alt rendiment.

6. 

   Amb tot el instal·lat, podeu iniciar el procés de configuració. Linux és el sistema operatiu ideal per a clústers HPC, no només és l’entorn ideal per a informàtica científica, sinó que també és gratuït d’instal·lar en centenars o fins i tot milers de nodes. Imagineu quant costaria instal·lar Windows a tots aquests nodes?
   • Comenceu a instal·lar la versió més recent del BIOS i del firmware de la placa base, que han de ser idèntics a tots els nodes.
   • Instal·leu la versió favorita de Linux a cada node, amb una interfície gràfica al node principal. Les opcions més populars inclouen CentOS, OpenSuse, Scientific Linux, RedHat i SLES.
   • També podeu utilitzar Rocks Cluster Distribution. A més d’instal·lar totes les eines necessàries perquè el clúster funcioni, Rocks utilitza un excel·lent mètode per distribuir diverses instàncies de si mateix als nodes molt ràpidament mitjançant un arrencament PXE i el procediment de Kick Start de Red Hat.

7. 

   Instal·leu la interfície de missatgeria, la gestió de recursos i altres biblioteques necessàries. Si no heu instal·lat Rocks al pas anterior, haureu de configurar manualment el programari necessari per habilitar els mecanismes informàtics paral·lels.
   • Primer, necessitareu un sistema de gestió portàtil a gran escala, com el Gestor de recursos de par, que us permet dividir i distribuir tasques entre diverses màquines.
   • Emparella el parell amb el Maui Cluster Scheduler per completar la instal·lació.
   • A continuació, haureu d’instal·lar la interfície de transmissió de missatges, necessària per als processos individuals dels diferents nodes per compartir les mateixes dades. OpenMP és fàcil d'utilitzar.
   • No oblideu les biblioteques matemàtiques de diversos fils per als programes de computació paral·lela. És realment més fàcil si instal·leu Rocks.

8. 

   Connecteu els nodes de l’ordinador. El node de capçal envia les tasques als nodes de l’ordinador, que després han de tornar a enviar el resultat, així com enviar-se missatges. Com més ràpid millor.
   • Utilitzeu una xarxa Ethernet privada per connectar tots els nodes del clúster.
   • El node de capçalera també pot actuar com a servidor NFS, PXE, DHCP, TFTP i NTP a la xarxa Ethernet.
   • Heu de separar aquesta xarxa de les xarxes públiques, cosa que garanteix que els paquets de transmissió no interferiran amb altres xarxes de la vostra xarxa LAN.

9. 

   Prova el clúster. L'últim que voleu fer abans de llançar tota la potència informàtica als usuaris és provar-ne el rendiment. La referència HPL (High Performance Lynpack) és una opció popular per mesurar la velocitat computacional del clúster. Haureu de compilar-ho des de la font amb totes les optimitzacions possibles que ofereix el compilador per a l'arquitectura escollida.
   • Evidentment, heu de compilar des de la font amb totes les optimitzacions possibles per a la vostra plataforma. Per exemple, quan utilitzeu CPU AMD, compileu amb Open 64 amb un nivell d'optimització de -0 ràpids.
   • Compareu els resultats a TOP500.org per comparar el vostre clúster amb els 500 supercomputadors més ràpids del món.

Consells

• IPMI pot facilitar l'administració d'un gran clúster, proporcionant KVM-over-IP, relé de processament remot i molt més.
• Per assolir una velocitat de xarxa realment alta, busqueu interfícies de xarxa InfiniBand. Els preus no són gaire assequibles, però.
• Utilitzeu Ganglia per controlar la càrrega computacional dels nodes.

Advertències

• Assegureu-vos que la vostra infraestructura pugui gestionar la càrrega que els ha estat imposada.