Innehåll

• Steg
• tips
• varningar

Letar du efter en maskin som kan utföra hundratals biljoner flyttalsberäkningar per sekund? Eller vill du bara skryta med vänner om superdatorn monterad i ditt rum? Att bygga ett högpresterande datorkluster, eller en superdator, är en utmaning som alla entusiaster med en fri helg och lite pengar kvar kan försöka åstadkomma. Tekniskt sett är en multiprocessor-superdator ett nätverk av datorer som arbetar tillsammans för att lösa ett problem. I den här artikeln beskrivs varje steg i processen med fokus på hårdvara och programvara.

Steg

1. 

   Bestäm först de hårdvarukomponenter och resurser som krävs. Du behöver en huvudnod, minst 12 identiska nätverksnoder, en Ethernet-switch, en strömfördelningsenhet och ett rack. Bestäm önskad el-, kyl- och rymdbehov. Bestäm också vilken IP-adress du vill ha för dina privata nätverk, hur man noderna, vilka programvarupaket du vill installera och vilken teknik som ska användas för att utföra parallell databehandling (mer om det senare).
   • Även om hårdvaran är dyr, är alla program som anges i guiden gratis, och de flesta av dem är open source.
   • Om du vill se hur snabbt din superdator teoretiskt skulle vara, använd det här verktyget: http://hpl-calculator.sourceforge.net/

2. 

   
   
   Skapa noderna. Du måste montera noderna eller köpa förmonterade servrar.
   • Välj serverchassi som maximerar utrymme, kylning och strömförbrukning.
   • Du kan också använda flera föråldrade servrar - vars totala kostnad kommer att vara större än summan av delarna, men du sparar fortfarande mycket. Alla processorer, nätverkskort och moderkort måste vara identiska för att systemet ska fungera bra. Observera att du inkluderar RAM och lagring i varje nod och minst en optisk enhet för huvudnoden.

3. 

   
   
   Installera servrarna i racket. Börja från botten så att toppen av den inte är för tung. Du behöver hjälp från dina vänner för detta - täta servrar kan vara väldigt tunga, och det är svårt att leda dem längs spåren som håller dem.

4. 

   Installera Ethernet-omkopplaren ovanför serverns chassi. Ta dig tid att konfigurera omkopplaren: aktivera jumbo-ramstorlekar på 9000 byte, ställ IP-adresserna till den statiska adressen som bestämts i det första steget och inaktivera onödiga routingprotokoll, till exempel SMTP Snooping.

5. 

   
   
   Installera strömfördelningsenheten. Beroende på hur mycket ström noderna kommer att kräva vid full belastning, kan du behöva 220 volt för högeffektiv datoranvändning.

6. 

   Med allt installerat kan du börja konfigurationsprocessen. Linux är det ideala operativsystemet för HPC-kluster - inte bara är det den perfekta miljön för vetenskaplig dator, det är också gratis att installera på hundratals eller till och med tusentals noder. Föreställ dig hur mycket det skulle kosta att installera Windows på alla dessa noder?
   • Börja med att installera den senaste versionen av moderkortets BIOS och firmware, som måste vara identisk på alla noder.
   • Installera din favoritversion av Linux på varje nod med ett grafiskt gränssnitt på huvudnoden. Populära alternativ inkluderar CentOS, OpenSuse, Scientific Linux, RedHat och SLES.
   • Du kan också använda Rocks Cluster Distribution. Förutom att installera alla verktyg som krävs för att klustret ska fungera använder Rocks en utmärkt metod för att distribuera flera instanser av sig själv till noderna mycket snabbt med hjälp av en PXE-start och Red Hat's 'Kick Start' -förfarande.

7. 

   Installera meddelandegränssnittet, resurshantering och andra nödvändiga bibliotek. Om du inte installerade Rocks i föregående steg måste du manuellt konfigurera den nödvändiga programvaran för att aktivera parallella datormekanismer.
   • Först behöver du ett bärbart storskaligt hanteringssystem, till exempel Torque Resource Manager, som låter dig dela och distribuera uppgifter över flera maskiner.
   • Koppla ihop moment med Maui Cluster Scheduler för att slutföra installationen.
   • Därefter måste du installera meddelandeöverföringsgränssnittet, nödvändigt för att de enskilda processerna i de olika noderna ska dela samma data. OpenMP är lätt att använda.
   • Glöm inte de flertrådiga matematiska biblioteken för parallella datorprogram. Det är verkligen lättare om du installerar Rocks.

8. 

   Anslut datornoderna. Huvudnoden skickar uppgifterna till datorns noder, som sedan måste skicka tillbaka resultatet, samt skicka meddelanden till varandra. Ju snabbare desto bättre.
   • Använd ett privat Ethernet-nätverk för att ansluta alla noder i klustret.
   • Huvudnoden kan också fungera som en NFS-, PXE-, DHCP-, TFTP- och NTP-server över Ethernet-nätverket.
   • Du måste separera detta nätverk från offentliga nätverk, vilket säkerställer att överföringspaketen inte stör andra nätverk på ditt LAN.

9. 

   Testa klustret. Det sista du vill göra innan du släpper all datorkraft till dina användare är att testa deras prestanda. HPL (High Performance Lynpack) benchmark är ett populärt val för att mäta klustrets beräkningshastighet. Du måste sammanställa den från källan med alla möjliga optimeringar som kompilatorn erbjuder för den valda arkitekturen.
   • Uppenbarligen måste du sammanställa från källan med alla möjliga optimeringar för din plattform. När du till exempel använder AMD-CPU: er, kompilera med Open 64 med -0 snabb optimeringsnivå.
   • Jämför resultaten på TOP500.org för att jämföra ditt kluster med de 500 snabbaste superdatorerna i världen!

tips

• IPMI kan göra det enkelt att administrera ett stort kluster, tillhandahålla KVM-över-IP, fjärrbehandlingsrelä och mer.
• För att uppnå riktigt höga nätverkshastigheter, leta efter InfiniBand nätverksgränssnitt. Priserna är dock inte särskilt överkomliga.
• Använd Ganglia för att övervaka beräkningsbelastningen på noderna.

varningar

• Se till att din infrastruktur kan hantera den belastning som läggs på dem.