Sådan opbygges en supercomputer: 9 trin (med billeder)

Har du brug for en maskine, der kan levere hundredvis af trillioner af flydende punktberegninger pr. Sekund? Eller har du brug for en barhistorie om, hvordan supercomputeren i din kælder vendte en breaker? Opbygning af din egen høje præstationsbeklædningsklynge, en.K.-en. SuperComputer, er en udfordring enhver ekspert geek med en weekend med fritid og nogle penge til at brænde kan tackle. Teknisk set er en moderne, multi-processor supercomputer et netværk af computere, der arbejder sammen parallelt for at løse et problem. Denne artikel vil kort beskrive hvert trin i processen med fokus på hardware og software.

Trin

1. Først bestemme de hardwarekomponenter og ressourcer, der er nødvendige. Du skal bruge et hovednode, i det mindste et dusin identiske beregne noder, en Ethernet-switch, en strømfordelingsenhed og et rack. Bestem den elektriske efterspørgsel, køling og plads, der kræves. Også beslutte, hvilken IP-adresse du vil have til dine private netværk, hvad du skal nævne noderne, hvilke softwarepakker, du vil have installeret, og hvilken teknologi du vil levere de parallelle databehandlingsfunktioner (mere på dette senere).

Selvom hardwaren er dyrt, er al software, der er opført i denne how-to, er fri, og de fleste er open source.
Hvis du gerne vil se, hvor hurtigt din supercomputer ville teoretisk være, skal du bruge dette værktøj: http: // HPL-Calculator.SourceForge.net/

Billedet med titlen Byg en supercomputer trin 2

2. Byg de beregne noder. Du bliver nødt til at samle de beregne noder eller erhverve forudbygge servere.

Vælg en computerserver chassis, der maksimerer plads, køling og energieffektivitet.

Eller Du kan bruge et dusin eller så brugt, forældede servere - hvis helhed vil opveje summen af deres dele, men redd dig en betydelig klump kontant. Alle processorer, netværksadaptere og bundkort skal være identiske for hele systemet at spille sammen pænt. Selvfølgelig glem ikke om ram og opbevaring for hver node og mindst et optisk drev til hovedknudepunktet.

Billedet med titlen Build A SuperComputer Trin 3

3. Installer servere i stativet. Start fra bunden, så stativet er ikke øverst tungt. Du skal bruge en ven til at hjælpe dig med dette - de tætte servere kan være meget tung og lede dem ind i skinnerne, der holder dem i stativet er svært.

Billedet med titlen Build A SuperComputer Trin 4

4. Installer Ethernet-kontakten over serverens chassis. Tag dette øjeblik for at konfigurere kontakten: Tillad til Jumbo Frame-størrelser på 9000 bytes, indstil IP-adressen til den statiske adresse, du har besluttet i trin 1, og sluk for unødvendige routingprotokoller som SMTP Snooping.

Billedet med titlen Build A SuperComputer Trin 5

5. Installer PDU (Power Distribution Unit). Afhængigt af hvor meget strøm dine noder kan have brug for ved maksimal belastning, kan du have brug for 220 volt til højtydende computing.

Billedet med titlen Build A SuperComputer Trin 6

6. Med alt, der er installeret, kan du starte konfigurationsprocessen. Linux er de facto OS for HPC klynger - ikke kun er det det ideelle miljø for videnskabelig computing, men det koster ikke en ting at installere det på hundreder eller endda tusindvis af noder. Forestil dig, hvor meget det ville koste at installere Windows på alle disse noder!

Begynd med at installere den nyeste version af bundkort BIOS og firmware, som skal være det samme på alle noder.

Installer din foretrukne Linux Distro på hver knude, med en grafisk UI til hovedknudepunktet. Populære valg omfatter Centos, OpenSUSE, Videnskabelig Linux, Redhat og SLES.

Denne forfatter anbefaler stærkt brug af Rocks Cluster Distribution. Ud over at installere alle de værktøjer, der er nødvendige for en beregningsklynge til at fungere, bruger klipper en god metode til at "distribuere" mange forekomster af sig selv til noderne meget hurtigt ved hjælp af PXE Boot og Red Hat `Kick Start` -proceduren.

Billede med titlen Build A SuperComputer Trin 7

7. Installer meddelelsespassende interface, ressource-manager og andre nødvendige biblioteker. Hvis du ikke installerede klipper i det foregående trin, skal du manuelt opsætte den nødvendige software for at aktivere de parallelle computermekanismer.

Først skal du have et bærbart bash management system, som f.eks. Torque Resource Manager, som giver dig mulighed for at bryde op og distribuere opgaver til flere maskiner.

Parmoment med Maui Cluster Scheduler for at fuldføre opsætningen.

Næste skal du installere meddelelsen Passing Interface, der er nødvendig for de enkelte processer på de separate beregningsknuder for at dele de samme data. OpenMP er en no-brainer.

Glem ikke multi-threading matematik biblioteker og compilers for at opbygge dine parallelle computing programmer. Har jeg nævnt, at du bare skulle installere klipper?

Billedet med titlen Build A SuperComputer Trin 8

8. Network Compute Nodes sammen. Hovedknudepen sender beregningsopgaverne til beregningsknuderne, som igen skal sende resultatet tilbage, samt sende meddelelser til hinanden. Jo hurtigere jo bedre.

Brug et privat Ethernet-netværk til at forbinde alle noder i klyngen.

Hovednoden kan også fungere som en NFS, PXE, DHCP, TFTP og NTP-server over Ethernet-netværket.

Du skal adskille dette netværk fra offentlige netværk, hvilket sikrer, at broadcast-pakker ikke forstyrrer andre netværk i dit LAN.

Billede med titlen Build A SuperComputer Trin 9

9. Test klyngen. Det sidste du måske vil gøre, før du frigiver alt dette beregne strøm til dine brugere, er test dets præstationer. HPL (High Performance Lynpack) benchmark er et populært valg til måling af computationshastigheden af klyngen. Du bliver nødt til at kompilere det fra kilde med alle mulige optimeringer, som din compiler tilbyder til den arkitektur, du valgte.

Du skal selvfølgelig kompilere fra kilde med alle mulige optimeringsindstillinger for din platform. For eksempel, hvis du bruger AMD CPU`er, kompilere med Open64 med -0fast optimeringsniveau.

Sammenlign dine resultater på TOP500.Org for at sammenligne din klynge til de hurtigste 500 supercomputere i verden!