האם אתה זקוק למכונה שתספק מאות טריליוני חישובים של נקודה צפה לשנייה? או שאתה זקוק לסיפור בר על איך מחשב העל במרתף שלך הטיל מפסק? בניית אשכול מחשבים בעל ביצועים גבוהים משלך, המכונה גם מחשב -על, מהווה אתגר לכל חנון מומחה עם סוף שבוע של זמן פנוי וקצת כסף לשריפה יכול להתמודד. מבחינה טכנית, מחשב על מודרני ורב מעבדים הוא רשת מחשבים הפועלים יחד במקביל לפתרון בעיה. מאמר זה יתאר בקצרה כל שלב בתהליך, תוך התמקדות בחומרה ותוכנה.
צעדים
שלב 1. תחילה יש לקבוע את רכיבי החומרה והמשאבים הדרושים
תזדקק לצומת ראש אחד, לפחות תריסר צמתי מחשוב זהים, מתג אתרנט, יחידת חלוקת חשמל ומתלה. קבע את הביקוש החשמלי, הקירור והשטח הנדרש. החליטו גם איזו כתובת IP אתם רוצים לרשתות הפרטיות שלכם, מה שם הצמתים, אילו חבילות תוכנה אתם רוצים להתקין, ואיזו טכנולוגיה אתם רוצים לספק את יכולות המחשוב המקביל (עוד על כך בהמשך).
- למרות שהחומרה יקרה, כל התוכנות המפורטות במדריך זה הן בחינם, ורובן הן קוד פתוח.
- אם תרצה לראות כמה מהר מחשב העל שלך יהיה תיאורטית, השתמש בכלי זה:
שלב 2. בנה את צמתי החישוב
יהיה עליך להרכיב את צמתי החישוב או לרכוש שרתים מראש.
- בחר מארז שרת מחשבים שממקסם שטח, קירור ויעילות אנרגטית.
- לחלופין, תוכל להשתמש בתריסר שרתים מיושנים ומיושנים - שכלם יעלה על סכום חלקיהם ובכל זאת יחסוך לך גוש כסף לא מבוטל. כל המעבדים, מתאמי הרשת ולוחות האם צריכים להיות זהים כדי שכל המערכת תשחק יפה ביחד. כמובן, אל תשכח זיכרון RAM ואחסון לכל צומת ולפחות כונן אופטי אחד לצומת הראש.
שלב 3. התקן את השרתים במדף
התחל מלמטה, כך שהמדף לא יהיה כבד למעלה. תזדקק לחבר שיעזור לך בכך - השרתים הצפופים יכולים להיות כבדים מאוד ולהוביל אותם למסילות המחזיקות אותם במדף קשה.
שלב 4. התקן את מתג ה- Ethernet מעל שלדת השרת
קח את הרגע הזה כדי להגדיר את המתג: אפשר לגודל מסגרות ג'מבו של 9000 בתים, הגדר את כתובת ה- IP לכתובת הסטטית שהחלטת עליה בשלב 1, וכבה פרוטוקולי ניתוב מיותרים כגון SMTP Snooping.
שלב 5. התקן את ה- PDU (יחידת הפצת הכוח)
בהתאם לכמה זרמים הצריכים שלך עשויים להזדקק לעומס מרבי, ייתכן שיהיה עליך 220 וולט למחשוב בעל ביצועים גבוהים.
שלב 6. כשהכל מותקן, תוכל להתחיל בתהליך התצורה
לינוקס היא מערכת ההפעלה בפועל לאשכולות HPC - לא רק שהיא הסביבה האידיאלית למחשוב מדעי, אך לא עולה כסף להתקין אותה על מאות ואפילו אלפי צמתים. תארו לעצמכם כמה יעלה להתקין את Windows בכל הצמתים האלה!
- התחל בהתקנת הגרסה העדכנית ביותר של ה- BIOS והקושחה של לוח האם, שאמורה להיות זהה בכל הצמתים.
- התקן את הפצת הלינוקס המועדפת עליך על כל צומת, עם ממשק משתמש גרפי לצומת הראש. האפשרויות הפופולריות כוללות CentOS, OpenSuse, Scientific Linux, RedHat ו- SLES.
- מחבר זה ממליץ בחום להשתמש בהפצת אשכול הסלעים. בנוסף להתקנת כל הכלים הדרושים לתפקוד אשכול מחשבים, Rocks משתמשת בשיטה מצוינת ל'הפצת 'מופעים רבים של עצמה לצמתים במהירות רבה באמצעות אתחול PXE והליך' בעיטת התחלה 'של Red Hat.
שלב 7. התקן את הממשק העברת הודעות, מנהל משאבים וספריות נחוצות אחרות
אם לא התקנת את Rocks בשלב הקודם, יהיה עליך להתקין את התוכנה הדרושה באופן ידני כדי לאפשר את מנגנוני המחשוב המקביל.
- ראשית תזדקק למערכת ניהול bash ניידת, כגון מנהל משאבי הטורק, המאפשרת לך לפרק ולהפיץ משימות למספר מכונות.
- חבר מומנט עם מתזמן האשכול של Maui להשלמת ההתקנה.
- בשלב הבא תצטרך להתקין את ממשק העברת ההודעות, הדרוש לתהליכים הבודדים בצמתי החישוב הנפרדים כדי לשתף את אותם נתונים. OpenMP הוא דבר לא פשוט.
- אל תשכח את ספריות המתמטיקה מרובות ההשראות והמהדרים לבניית תוכניות המחשוב המקבילות שלך. האם ציינתי שכדאי פשוט להתקין את Rocks?
שלב 8. חבר את צמתי החישוב ביחד
צומת הראש שולח את משימות החישוב לצמת החישוב, אשר בתורן חייב לשלוח את התוצאה בחזרה, כמו גם לשלוח הודעות זו לזו. כמה שיותר מהר יותר טוב.
- השתמש ברשת Ethernet פרטית לחיבור כל הצמתים באשכול.
- הצומת הראשי יכול לשמש גם כשרת NFS, PXE, DHCP, TFTP ו- NTP דרך רשת ה- Ethernet.
- עליך להפריד רשת זו מרשתות ציבוריות, מה שמבטיח שמנות שידור לא יפריעו לרשתות אחרות ב- LAN שלך.
שלב 9. בדוק את האשכול
הדבר האחרון שאולי תרצה לעשות לפני שתשחרר את כל כוח החישוב הזה למשתמשים שלך הוא לבדוק את הביצועים שלו. מדד ה- HPL (High Performance Lynpack) הוא בחירה פופולרית למדידת מהירות החישוב של האשכול. יהיה עליך לאסוף אותו מהמקור עם כל האופטימיזציות האפשריות שהמהדר שלך מציע לארכיטקטורה שבחרת.
- עליך כמובן לאסוף מהמקור את כל אפשרויות האופטימיזציה האפשריות לפלטפורמה שלך. לדוגמה, אם אתה משתמש במעבדי AMD, הידור עם Open64 עם רמת אופטימיזציה מהירה -0.
- השווה את התוצאות שלך ב- TOP500.org כדי להשוות את האשכול שלך ל -500 מחשבי העל המהירים ביותר בעולם!
וידאו - על ידי שימוש בשירות זה, מידע מסוים עשוי להיות משותף עם YouTube
טיפים
- למהירויות רשת ממש גבוהות, בדוק את ממשקי הרשת של InfiniBand. היו מוכנים לשלם גם מחירי פרמיה.
- IPMI יכולה להפוך את ניהול האשכול הגדול לבריזה על ידי מתן KVM-over-IP, רכיבה על אופניים מרחוק ועוד.
- השתמש ב- Ganglia כדי לעקוב אחר העומסים החישוביים על הצמתים.
