תוֹכֶן

• צעדים
• טיפים
• אזהרות

מחפש מכונה שמסוגלת לבצע מאות טריליון חישובי נקודה צפה בשנייה? או שאתה פשוט רוצה להתרברב עם חברים על מחשב העל המותקן בחדרך? בניית אשכול מחשוב בעל ביצועים גבוהים, או מחשב-על, הוא אתגר שכל חובב עם סוף שבוע בחינם וקצת כסף שנותר לו יכול לנסות להשיג. מבחינה טכנית, מחשב מעבד רב מעבד הוא רשת מחשבים העובדת יחד כדי לפתור בעיה. מאמר זה יתאר בקצרה כל שלב בתהליך, תוך התמקדות בחומרה ותוכנה.

צעדים

1. 

   קבע תחילה את רכיבי החומרה והמשאבים הנדרשים. תזדקק לצומת ראש, לפחות 12 צמתים רשת זהים, מתג אתרנט, יחידת חלוקת חשמל ומתלה. קבע את דרישת החשמל, הקירור והחלל הנדרשים. כמו כן, החליטו איזו כתובת IP תרצו עבור הרשתות הפרטיות שלכם, איך לתת שמות לצמתים, אילו חבילות תוכנה ברצונכם להתקין ואיזו טכנולוגיה תשמש לביצוע מחשוב מקביל (עוד על כך בהמשך).
   • למרות שהחומרה יקרה, כל התוכנות המפורטות במדריך הינן בחינם, ורובן קוד פתוח.
   • אם אתה רוצה לראות כמה מהר היה מחשב העל שלך באופן תיאורטי, השתמש בכלי זה: http://hpl-calculator.sourceforge.net/

2. 

   
   
   צור את הצמתים. יהיה עליכם לעלות על הצמתים או לרכוש שרתים שהורכבו מראש.
   • בחר מארז שרת שממקסם את השימוש במקום, בקירור ובחשמל.
   • אתה יכול גם להשתמש בכמה שרתים מיושנים - שהעלות הכוללת שלהם תהיה גדולה מסכום החלקים, אך עדיין תחסוך הרבה. כל המעבדים, מתאמי הרשת ולוחות האם חייבים להיות זהים כדי שהמערכת תעבוד היטב. ברור, הקפד לכלול זיכרון RAM ואחסון בכל צומת ולפחות כונן אופטי אחד לצומת הראש.

3. 

   
   
   התקן את השרתים במעמד. התחל מלמטה, כך שחלקו העליון לא כבד מדי. תזדקק לעזרה מחבריך לשם כך - שרתים צפופים יכולים להיות כבדים מאוד, והדרכתם לאורך המסלולים המחזיקים אותם קשה.

4. 

   התקן את מתג ה- Ethernet מעל מארז השרת. הקדיש זמן זה לקביעת התצורה של המתג: הפעל גדלי מסגרות ג'מבו של 9000 בתים, קבע את כתובות ה- IP לכתובת הסטטית שנקבעה בשלב הראשון, והשבית פרוטוקולי ניתוב מיותרים, כגון SMTP Snooping.

5. 

   
   
   התקן את יחידת חלוקת הכוח. תלוי בכמות הזרם שהצמתים ידרשו בעומס מלא, יתכן שתצטרך 220 וולט למחשוב בעל ביצועים גבוהים.

6. 

   עם כל ההתקנה, תוכלו להתחיל בתהליך התצורה. לינוקס היא מערכת ההפעלה האידיאלית עבור אשכולות HPC - לא זו בלבד שהסביבה האידיאלית למחשוב מדעי, היא גם להתקין בחינם על מאות ואפילו אלפי צמתים. תאר לעצמך כמה יעלה התקנת Windows על כל הצמתים האלה?
   • התחל בהתקנת הגרסה האחרונה של ה- BIOS ושל הקושחה של לוח האם, אשר חייבים להיות זהים בכל הצמתים.
   • התקן את הגירסה המועדפת עליך של לינוקס על כל צומת, עם ממשק גרפי בצומת הראש. אפשרויות פופולריות כוללות CentOS, OpenSuse, לינוקס מדעי, RedHat ו- SLES.
   • אתה יכול גם להשתמש בהפצת אשכול Rocks. בנוסף להתקנת כל הכלים הנחוצים כדי שהאשכול יעבוד, רוקס משתמש בשיטה מעולה להפצת מקרים מרובים של עצמה לצמתים במהירות רבה תוך שימוש באתחול PXE ובנוהל 'Kick Start' של Red Hat.

7. 

   התקן את ממשק ההודעות, ניהול משאבים וספריות נחוצות אחרות. אם לא התקנת את Rocks בשלב הקודם, יהיה עליך להגדיר ידנית את התוכנה הדרושה כדי לאפשר את מנגנוני המחשוב המקבילים.
   • ראשית, תזדקק למערכת ניהול ניידת בקנה מידה גדול, כגון מנהל משאבי מומנט, המאפשר לך לפצל ולחלק משימות על פני מספר מכונות.
   • התאם מומנט עם מתזמן האשכולים של מאווי להשלמת ההתקנה.
   • בשלב הבא תצטרך להתקין את ממשק העברת ההודעות, הנחוץ לתהליכים הפרטניים של הצמתים השונים כדי לשתף את אותם נתונים. קל לשימוש ב- OpenMP.
   • אל תשכח את הספריות המתמטיות מרובי החוטים עבור תוכניות מחשוב מקבילות. זה באמת קל יותר אם מתקינים את Rocks.

8. 

   חבר את צמתי המחשב. צומת הראש שולחת את המשימות לצמתי המחשב, אשר לאחר מכן צריכות להחזיר את התוצאה בחזרה, כמו גם לשלוח הודעות אחת לשנייה. ככל שיותר מהר ייטב.
   • השתמש ברשת אתרנט פרטית כדי לחבר את כל הצמתים באשכול.
   • צומת הראש יכולה לפעול גם כשרת NFS, PXE, DHCP, TFTP ו- NTP דרך רשת Ethernet.
   • עליכם להפריד רשת זו מרשתות ציבוריות, מה שמבטיח שחבילות ההעברה לא יפריעו לרשתות אחרות ברשת ה- LAN שלכם.

9. 

   בחן את האשכול. הדבר האחרון שאתה רוצה לעשות לפני שאתה משחרר את כל כוח המחשוב הזה למשתמשים שלך הוא לבדוק את הביצועים שלהם. מדד HPL (High Performance Lynpack) הוא בחירה פופולרית למדידת המהירות החישובית של האשכול. יהיה עליכם לקמפל אותו ממקור עם כל האופטימיזציות האפשריות שמציע המהדר עבור הארכיטקטורה שנבחרה.
   • ברור שאתה צריך לקמפל מהמקור עם כל האופטימיזציות האפשריות לפלטפורמה שלך. לדוגמה, בעת שימוש במעבדי AMD, ערכו עם Open 64 ברמת אופטימיזציה מהירה -0.
   • השווה את התוצאות ב- TOP500.org כדי להשוות את האשכול שלך עם 500 מחשבי העל המהירים בעולם!

טיפים

• IPMI יכול להקל על ניהול אשכול גדול, לספק KVM-over-IP, ממסר עיבוד מרחוק ועוד.
• כדי להשיג מהירויות רשת ממש גבוהות, חפש ממשקי רשת InfiniBand. עם זאת, המחירים אינם נוחים במיוחד.
• השתמש ב- Ganglia כדי לפקח על העומס החישובי על הצמתים.

אזהרות

• וודא שהתשתית שלך יכולה להתמודד עם העומס המוטל עליהם.