Een machine nodig die in een seconde biljoenen drijvende-kommaberekeningen kan uitvoeren? Of heb je een cool verhaal nodig over je persoonlijke supercomputer die de lichten in je dorp uitdeed? Het bouwen van een supercomputer is een interessante uitdaging als je een vermogend genie bent met wat vrije tijd. Technisch gezien is een multiprocessor-supercomputer een netwerk van computers die samenwerken om een probleem op te lossen. In dit artikel wordt kort ingegaan op elke fase van het maken ervan, met de nadruk op hardware en software.
Stap
Stap 1. Zoek eerst uit welke hardwarecomponenten u nodig heeft
Eén hoofdknooppunt, minstens een dozijn identieke rekenknooppunten, een Ethernet-switch, een stroomdistributie-eenheid (PDU) en een serverrek. Lees ook over de behoefte aan elektriciteit, koeling en ruimte. Specificeer het IP-adres voor het privénetwerk, de namen van de knooppunten, de softwarepakketten die u wilt installeren en welke technologie u wilt gebruiken om ze allemaal samen te laten werken om parallel computergebruik uit te voeren (daarover hieronder meer).
- Hoewel de hardware die je nodig hebt duur is, is de software in deze handleiding helemaal gratis en is het meeste open source.
- Als je wilt zien hoe snel je supercomputer zal zijn (in theorie), gebruik dan deze:
Stap 2. Bouw rekenknooppunten
Je kunt de compute nodes die je nodig hebt zelf samenstellen of een kant-en-klare server gebruiken.
- Kies een computerserverframework dat ruimte, koeling en energie-efficiëntie maximaliseert.
- Of u kunt ongeveer een dozijn verouderde servers gebruiken. Wanneer ze samen worden gebruikt, zijn ze veel nuttiger dan wanneer ze afzonderlijk worden gebruikt, en u kunt behoorlijk wat besparen. Alle processors, netwerkadapters en moederborden moeten hetzelfde zijn om ervoor te zorgen dat het systeem soepel werkt. Vergeet natuurlijk niet het RAM-geheugen en de opslagcapaciteit voor elk knooppunt en ten minste één optisch station voor het hoofdknooppunt.
Stap 3. Monteer de server die je hebt ingebouwd in het serverrack
Begin onderaan om de bezwaren bovenaan te vermijden. Nodig een vriend uit om je te helpen, want overbelaste serversets kunnen zo zwaar worden dat het moeilijk is om ze in lades te plaatsen.
Stap 4. Monteer de Ethernet-switch bovenop het serverframe
Grijp deze kans om het te configureren: geef het een framegrootte van 9000 bytes, stel het IP-adres in op het statische adres dat u in stap 1 hebt opgegeven en schakel onnodige routeringsprotocollen zoals SMTP-snooping uit.
Stap 5. Installeer de stroomverdeeleenheid
Mogelijk hebt u 220 volt nodig voor high-performance computing, afhankelijk van hoeveel stroom het knooppunt nodig heeft bij maximale belasting.
Stap 6. Zodra alles is geïnstalleerd, kunt u het configuratieproces starten
Linux is een besturingssysteem dat je moet gebruiken voor krachtige computerclusters, want behalve dat het ideaal is voor wetenschappelijk computergebruik, is het ook 100% gratis. Met knooppunten die honderden of zelfs duizenden bereiken, zal het zeker erg duur zijn als je Windows gebruikt!
- Begin met het installeren van de nieuwste versie van het moederbord-BIOS en de firmware. De geïnstalleerde versie moet voor alle knooppunten hetzelfde zijn. Begin met het installeren van de nieuwste versie van het BIOS en de firmware van het moederbord, die op alle knooppunten hetzelfde zou moeten zijn.
- Installeer de gewenste Linux-distro op elk knooppunt, met een grafische interface op het hoofdknooppunt. Populaire keuzes zijn CentOS, OpenSuse, Scientific Linux, RedHat en SLES.
- De auteur raadt ten zeerste aan om de Rocks Cluster Distribution te gebruiken. Rocks zal onmiddellijk alle programma's installeren die uw supercomputer nodig heeft om te functioneren, en een handige manier gebruiken om zichzelf te 'delen' over alle bestaande knooppunten met behulp van Red Hat's PXE-opstart- en 'Kick Start'-procedure.
Stap 7. Installeer de berichteninterface, het bronnenbeheer en andere essentiële softwarebibliotheken
Als je Rocks niet in de vorige stap hebt geïnstalleerd, moet je de software die nodig is om het parallelle computermechanisme aan te drijven zelf voorbereiden.
- Ten eerste heb je een draagbaar bash-beheersysteem nodig, zoals Torque Resource Manager, dat de taakverdeling tussen de machines zal doen.
- Koppel Torque met de Maui Cluster Scheduler om de installatie te voltooien.
- Vervolgens moet u de berichteninterface installeren, die nodig is om afzonderlijke rekenknooppunten dezelfde gegevens te laten delen. OpenMP is een duidelijke keuze.
- Vergeet de multi-threading wiskundebibliotheken en compilers niet om de parallelle computerprogramma's te bouwen die u nodig hebt. Of installeer Rocks om het nog makkelijker te maken.
Stap 8. Combineer alle rekenknooppunten in een netwerk
Het hoofdknooppunt stuurt rekentaken naar het rekenknooppunt, dat vervolgens de resultaten moet terugsturen terwijl berichten met elkaar worden uitgewisseld. Hoe eerder hoe beter.
- Gebruik een particulier ethernetnetwerk om alle knooppunten in uw supercomputercluster te verbinden.
- Het primaire knooppunt kan een NFS-, PXE-, DHCP-, TFTP- en NTP-server in het ethernetnetwerk zijn.
- U moet dit netwerk scheiden van het openbare netwerk om ervoor te zorgen dat de verzonden pakketten geen interferentie veroorzaken met andere netwerken in uw lokale netwerk.
Stap 9. Test de supercomputer die je hebt gemaakt
Voordat u door anderen wordt gebruikt, raden we u aan eerst de prestaties van uw supercomputer te testen. HPL (High Performance Linpack) is een populaire maatstaf voor het meten van de rekensnelheid van supercomputers. U moet compileren vanaf source, met alle optimalisatie-opties die worden geboden door de compiler die u gebruikt voor de architectuur die u hebt gekozen.
- Natuurlijk moet je vanaf de bron compileren met alle mogelijke optimalisatie-opties voor je platform. Als u bijvoorbeeld een AMD-CPU gebruikt, moet u deze compileren met Open64 met optimalisatieniveau -0fast.
- Vergelijk uw testresultaten op TOP500.org om uw supercomputer te vergelijken met de 500 snelste supercomputers ter wereld!
Tips
- Kijk voor hoge netwerksnelheden eens naar de InfiniBand-netwerkinterface. Natuurlijk moet je bereid zijn om een premium prijs te betalen.
- IPMI kan het beheer van grote supercomputerclusters vereenvoudigen door KVM-over-IP, power cycle control op afstand en andere functies te bieden.
- Gebruik Ganglia om de rekenbelasting op knooppunten te bewaken.
