Potrebujete stroj, ktorý dokáže za sekundu vykonať bilióny výpočtov s pohyblivou rádovou čiarkou? Alebo potrebujete úžasný príbeh o svojom osobnom superpočítači, ktorý vo vašej dedine vypol svetlá? Zostavenie superpočítača je zaujímavá výzva, ak ste bohatý génius a máte nejaký voľný čas. Technicky je multiprocesorový superpočítač sieť počítačov, ktoré spolupracujú na vyriešení problému. Tento článok bude stručne diskutovať o každej fáze jeho vytvárania so zameraním na hardvér a softvér.
Krok
Krok 1. Najprv zistite, aké hardvérové komponenty budete potrebovať
Jeden hlavný uzol, najmenej tucet rovnakých výpočtových uzlov, ethernetový prepínač, jednotka distribúcie energie (PDU) a serverový stojan. Zoznámte sa tiež s potrebami elektrickej energie, chladenia a priestoru. Zadajte adresu IP pre súkromnú sieť, názvy uzlov, softvérové balíky, ktoré chcete nainštalovať, a akú technológiu chcete použiť na to, aby všetky spolupracovali pri vykonávaní paralelných výpočtov (viac o tom nižšie).
- Napriek tomu, že hardvér, ktorý budete potrebovať, je drahý, softvér v tejto príručke je bezplatný a väčšina z nich je open source.
- Ak chcete vidieť, ako rýchly bude váš superpočítač (teoreticky), použite toto:
Krok 2. Vybudujte výpočtové uzly
Potrebné výpočtové uzly si môžete zostaviť sami alebo použiť hotový server.
- Vyberte rámec počítačového servera, ktorý maximalizuje priestor, chladenie a energetickú účinnosť.
- Alebo môžete použiť zhruba tucet zastaraných serverov. Keď sa používajú spoločne, sú oveľa užitočnejšie, ako keď sa používajú jednotlivo, a môžete aj poriadne ušetriť. Všetky procesory, sieťové adaptéry a základné dosky musia byť rovnaké, aby bol zaistený bezproblémový chod systému. Samozrejme, nezabudnite na RAM a úložnú kapacitu pre každý uzol a aspoň jednu optickú mechaniku pre hlavný uzol.
Krok 3. Namontujte server, ktorý ste zabudovali, do stojana servera
Začnite od spodnej časti, aby ste sa vyhli námietkam v hornej časti. Pozvite priateľa, aby vám pomohol, pretože preplnené sady serverov môžu byť také ťažké, že je ťažké ich zmestiť do zásuviek.
Krok 4. Namontujte prepínač Ethernet na vrch rámu servera
Využite túto príležitosť a nakonfigurujte ho: dajte mu veľkosť rámca 9 000 bajtov, nastavte IP adresu na statickú adresu, ktorú ste zadali v kroku 1, a vypnite nepotrebné smerovacie protokoly, ako napríklad SMTP Snooping.
Krok 5. Nainštalujte jednotku distribúcie energie
Na vysokovýkonné výpočty budete potrebovať 220 voltov v závislosti od toho, koľko prúdu uzol vyžaduje pri maximálnom zaťažení.
Krok 6. Keď je všetko nainštalované, môžete začať proces konfigurácie
Linux je nevyhnutný operačný systém pre vysokovýkonné počítačové klastre, pretože okrem toho, že je ideálny pre vedecké výpočty, je aj 100% zadarmo. S uzlami, ktoré dosahujú stovky alebo dokonca tisíce, to bude určite veľmi drahé, ak používate Windows!
- Začnite inštaláciou najnovšej verzie systému BIOS a firmvéru základnej dosky. Nainštalovaná verzia musí byť rovnaká pre všetky uzly. Začnite inštaláciou najnovšej verzie systému BIOS a firmvéru základnej dosky, ktorá by mala byť rovnaká vo všetkých uzloch.
- Nainštalujte požadované distribúcie Linuxu na každý uzol s grafickým rozhraním na hlavný uzol. Populárnymi možnosťami sú CentOS, OpenSuse, Scientific Linux, RedHat a SLES.
- Autor dôrazne odporúča používať distribúciu klastrov Rocks. Rocks okamžite nainštaluje všetky programy, ktoré váš superpočítač potrebuje na fungovanie, a použije šikovný spôsob, ako sa „zdieľať“medzi všetkými existujúcimi uzlami pomocou bootovania PXE a postupu „Kick Start“spoločnosti Red Hat.
Krok 7. Nainštalujte rozhranie na odosielanie správ, správu zdrojov a ďalšie nevyhnutné softvérové knižnice
Ak ste v predchádzajúcom kroku nenainštalovali Rocks, budete si musieť pripraviť softvér potrebný na napájanie mechanizmu paralelného výpočtu sami.
- Najprv budete potrebovať prenosný systém správy bash, ako je Torque Resource Manager, ktorý bude vykonávať zdieľanie úloh medzi strojmi.
- Dokončite nastavenie spárovaním krútiaceho momentu s plánovačom klastrov Maui.
- Ďalej je potrebné nainštalovať rozhranie na odosielanie správ, ktoré je potrebné na to, aby samostatné výpočtové uzly zdieľali rovnaké údaje. OpenMP je jednoznačná voľba.
- Nezabudnite na viacvláknové matematické knižnice a kompilátory na vybudovanie paralelných výpočtových programov, ktoré potrebujete. Alebo si jednoducho nainštalujte Rocks, aby to bolo ešte jednoduchšie.
Krok 8. Skombinujte všetky výpočtové uzly do siete
Hlavný uzol odošle výpočtové úlohy výpočtovému uzlu, ktorý potom musí odoslať späť výsledky pri vzájomnej výmene správ. Čím skôr, tým lepšie.
- Na prepojenie všetkých uzlov v klastri superpočítačov použite súkromnú sieť ethernet.
- Primárnym uzlom môže byť server NFS, PXE, DHCP, TFTP a NTP v ethernetovej sieti.
- Túto sieť musíte oddeliť od verejnej siete, aby ste zaistili, že odoslané pakety nebudú rušiť ostatné siete vo vašej lokálnej sieti.
Krok 9. Otestujte superpočítač, ktorý ste vytvorili
Predtým, ako vás začnú používať iní, odporúčame vám najskôr vyskúšať výkonnosť vášho superpočítača. HPL (High Performance Linpack) je populárny štandard pre meranie výpočtovej rýchlosti superpočítačov. Budete musieť skompilovať zo zdroja so všetkými možnosťami optimalizácie, ktoré ponúka kompilátor, ktorý používate pre architektúru, ktorú ste si vybrali.
- Samozrejme, musíte skompilovať zo zdroja so všetkými možnými možnosťami optimalizácie pre vašu platformu. Ak napríklad používate procesor AMD, skompilovajte ho pomocou Open64 s optimalizačnou úrovňou -0rýchly.
- Porovnajte svoje výsledky testov na TOP500.org a porovnajte svoj superpočítač s 500 najrýchlejšími superpočítačmi na svete!
Tipy
- Ak chcete získať vysokú rýchlosť siete, pozrite sa na sieťové rozhranie InfiniBand. Samozrejme, musíte byť pripravení zaplatiť prémiovú cenu.
- IPMI môže zjednodušiť správu veľkých klastrov superpočítačov poskytovaním KVM-over-IP, diaľkovým ovládaním cyklu napájania a ďalšími funkciami.
- Použite Gangliu na monitorovanie výpočtového zaťaženia uzlov.
