آیا به دستگاهی نیاز دارید که بتواند میلیاردها محاسبه نقطه شناور را در یک ثانیه انجام دهد؟ یا آیا به یک داستان جالب در مورد ابر رایانه شخصی خود نیاز دارید که چراغ های روستای شما را خاموش کند؟ اگر شما یک نابغه ثروتمند با کمی اوقات فراغت هستید ، ایجاد یک ابر رایانه یک چالش جالب است. از نظر فنی ، یک ابر رایانه چند پردازنده ، شبکه ای از رایانه ها است که برای حل یک مشکل با یکدیگر همکاری می کنند. این مقاله به طور مختصر هر مرحله از ایجاد آن را با تمرکز بر سخت افزار و نرم افزار مورد بحث قرار می دهد.
گام
مرحله 1. ابتدا ، به اجزای سخت افزاری مورد نیاز خود پی ببرید
یک گره اصلی ، حداقل دوازده گره محاسبه یکسان ، یک سوئیچ اترنت ، یک واحد توزیع قدرت (PDU) و یک رک سرور. همچنین از برق ، سرمایش و نیازهای فضا مطلع شوید. آدرس IP شبکه خصوصی ، نام گره ها ، بسته های نرم افزاری را که می خواهید نصب کنید و از چه فناوری می خواهید استفاده کنید تا همه آنها برای انجام محاسبات موازی با یکدیگر کار کنند (بیشتر در مورد آن در زیر).
- اگرچه سخت افزار مورد نیاز شما گران است ، اما نرم افزار این راهنما کاملاً رایگان است و بیشتر آن منبع باز است.
- اگر می خواهید سرعت رایانه شما را ببینید (از لحاظ تئوری) ، از این استفاده کنید:
مرحله 2. ایجاد گره های محاسباتی
می توانید گره های محاسباتی مورد نیاز خود را جمع آوری کرده یا از سرور آماده استفاده کنید.
- چارچوب سرور رایانه ای را انتخاب کنید که فضا ، سرمایش و بهره وری را به حداکثر برساند.
- یا می توانید از ده ها سرور قدیمی استفاده کنید. وقتی با هم استفاده شوند ، بسیار مفیدتر از مواردی هستند که به صورت جداگانه استفاده می شوند ، و می توانید مقدار زیادی صرفه جویی کنید. همه پردازنده ها ، آداپتورهای شبکه و مادربردها باید یکسان باشند تا از عملکرد صاف سیستم اطمینان حاصل شود. البته ، RAM و ظرفیت ذخیره سازی برای هر گره و حداقل یک درایو نوری برای گره اصلی را فراموش نکنید.
مرحله 3. سروری را که در رک سرور ساخته اید نصب کنید
برای جلوگیری از اعتراضات بالا ، از پایین شروع کنید. یک دوست خود را برای کمک به شما دعوت کنید ، زیرا مجموعه سرورهای شلوغ می تواند آنقدر سنگین شود که قرار دادن آنها در کشوها را دشوار می کند.
مرحله 4. سوئیچ اترنت را در بالای قاب سرور نصب کنید
از این فرصت برای پیکربندی آن استفاده کنید: اندازه فریم آن را 9000 بایت بدهید ، آدرس IP را بر روی آدرس استاتیک که در مرحله 1 مشخص کرده اید تنظیم کنید و پروتکل های مسیریابی غیر ضروری مانند SMTP Snooping را خاموش کنید.
مرحله 5. واحد توزیع برق را نصب کنید
بسته به میزان جریان مورد نیاز گره در حداکثر بار ، ممکن است برای محاسبه با کارایی بالا به 220 ولت نیاز داشته باشید.
مرحله 6. پس از نصب همه چیز ، می توانید فرایند پیکربندی را شروع کنید
لینوکس یک سیستم عامل ضروری برای خوشه های محاسباتی با عملکرد بالا است ، زیرا جدا از ایده آل برای محاسبات علمی ، 100٪ رایگان نیز می باشد. با گره هایی که به صدها یا حتی هزاران می رسد ، قطعاً اگر از ویندوز استفاده می کنید بسیار گران خواهد بود!
- با نصب آخرین نسخه BIOS مادربرد و سیستم عامل شروع کنید. نسخه نصب شده باید برای همه گره ها یکسان باشد. با نصب آخرین نسخه BIOS و سیستم عامل مادربرد شروع کنید ، که باید در همه گره ها یکسان باشد.
- توزیع لینوکس مورد نظر خود را روی هر گره نصب کنید ، با یک رابط گرافیکی روی گره اصلی. گزینه های محبوب CentOS ، OpenSuse ، Scientific Linux ، RedHat و SLES هستند.
- نویسنده به شدت توصیه می کند از توزیع خوشه ای سنگ استفاده کنید. Rocks فوراً همه برنامه هایی را که ابررایانه شما برای عملکرد آن نیاز دارد ، نصب می کند و از راهی فریبنده برای "اشتراک گذاری" خود در تمام گره های موجود با بوت PXE Red Hat و روش "Kick Start" استفاده می کند.
مرحله 7. رابط پیام رسانی ، مدیریت منابع و سایر کتابخانه های نرم افزاری ضروری را نصب کنید
اگر در مرحله قبل Rocks را نصب نکرده اید ، باید خودتان نرم افزار مورد نیاز برای تغذیه مکانیزم محاسبات موازی را تهیه کنید.
- ابتدا ، شما به یک سیستم مدیریت قابل حمل قابل حمل مانند Torque Resource Manager احتیاج دارید که وظیفه به اشتراک گذاری کار بین ماشین ها را بر عهده دارد.
- برای تکمیل راه اندازی ، گشتاور را با برنامه زمانبندی خوشه Maui مرتبط کنید.
- در مرحله بعد ، باید رابط پیام رسانی را نصب کنید ، که برای ایجاد گره های محاسبه جداگانه با هم اشتراک گذاری داده ها لازم است. OpenMP یک انتخاب قطعی است.
- کتابخانه ها و کامپایلرهای ریاضی چند رشته ای را برای ساخت برنامه های محاسباتی موازی مورد نیاز خود فراموش نکنید. یا فقط Rocks را نصب کنید تا کار راحت تر شود.
مرحله 8. همه گره های محاسبه کننده را در یک شبکه ترکیب کنید
گره اصلی وظایف محاسباتی را به گره محاسباتی ارسال می کند ، که باید نتایج را هنگام تبادل پیام با یکدیگر ارسال کند. هر چه زودتر بهتر.
- برای اتصال همه گره های خوشه ابر رایانه خود از یک شبکه خصوصی اترنت استفاده کنید.
- گره اصلی می تواند یک سرور NFS ، PXE ، DHCP ، TFTP و NTP در شبکه اترنت باشد.
- برای اطمینان از عدم تداخل بسته های ارسال شده با سایر شبکه های شبکه محلی شما ، باید این شبکه را از شبکه عمومی جدا کنید.
مرحله 9. ابررایانه ای را که ایجاد کرده اید آزمایش کنید
قبل از استفاده توسط دیگران ، توصیه می کنیم ابتدا عملکرد ابر رایانه خود را آزمایش کنید. HPL (High Performance Linpack) یک معیار محبوب برای اندازه گیری سرعت محاسبه ابررایانه ها است. شما نیاز به کامپایل از منبع ، با تمام گزینه های بهینه سازی ارائه شده توسط کامپایلر برای معماری انتخاب شده ، دارید.
- البته ، شما باید از منبع با تمام گزینه های بهینه سازی ممکن برای پلتفرم خود کامپایل کنید. به عنوان مثال ، اگر از پردازنده AMD استفاده می کنید ، آن را با استفاده از Open64 با سطح بهینه سازی -0 سریع کامپایل کنید.
- نتایج آزمایش خود را در TOP500.org مقایسه کنید تا ابررایانه خود را با 500 سریعترین ابر رایانه جهان مقایسه کنید!
نکات
- برای سرعت بالای شبکه ، به رابط شبکه InfiniBand نگاهی بیندازید. البته ، شما باید آماده پرداخت هزینه برتر باشید.
- IPMI می تواند مدیریت خوشه های بزرگ رایانه ای را با ارائه KVM-over-IP ، کنترل چرخه قدرت از راه دور و سایر ویژگی ها ساده کند.
- از Ganglia برای نظارت بر بار محاسبه گره ها استفاده کنید.
