Cómo construir una supercomputadora: 9 pasos (con imágenes)

¿Necesita una máquina que pueda entregar cientos de billones de cálculos de punto flotante por segundo?? ¿O necesita una historia de barras sobre cómo la supercomputadora en su sótano volcó un interruptor? Construyendo su propio grupo de cómputo de alto rendimiento, un.k.a. Supercomputer, es un desafío cualquier geek de expertos con un fin de semana de tiempo libre y un poco de dinero para quemar puede abordar. Técnicamente hablando, una supercomputadora moderna y multi-procesador es una red de computadoras que trabajan juntas en paralelo para resolver un problema. Este artículo describirá brevemente cada paso en el proceso, centrándose en hardware y software.

Pasos

1. Primero determine los componentes y recursos de hardware necesarios. Necesitará un nodo de cabeza, al menos una docena de nodos de cómputo idénticos, un interruptor Ethernet, una unidad de distribución de energía y un bastidor. Determinar la demanda eléctrica, enfriamiento y espacio requerido. También decida qué dirección IP desea para sus redes privadas, qué nombrar los nodos, qué paquetes de software desea instalar, y qué tecnología desea proporcionar las capacidades de computación paralelas (más adelante).

Aunque el hardware es caro, todo el software que figura en este caso es gratuito, y la mayoría son de código abierto.
Si desea ver qué tan rápido será su supercomputadora, en teoría, use esta herramienta: http: // hpl-calculator.fordo.neto/

Imagen titulada Construir un supercomputador Paso 2

2. Construir los nodos de cómputo. Tendrá que ensamblar los nodos de cómputo o adquirir servidores de pre-construcción.

Elija un chasis del servidor de computadora que maximice el espacio, el enfriamiento y la eficiencia energética.

O Puede utilizar una docena de servidores o más utilizados, a cuyo todo superará la suma de sus partes, pero le ahorrará un trozo de efectivo considerable. Todos los procesadores, adaptadores de red y placas base deben ser idénticas para todo el sistema para jugar muy bien. Por supuesto, no se olvide de la RAM y el almacenamiento para cada nodo y al menos una unidad óptica para el nodo principal.

Imagen titulada Construir un supercomputador Paso 3

3. Instale los servidores en el bastidor. Comience desde la parte inferior, por lo que el bastidor no es la mejor pesada. Necesitará un amigo para ayudarlo con esto: los servidores densos pueden ser muy pesados y guiarlos en los rieles que los mantienen en el bastidor son difíciles.

Imagen titulada Construir un supercomputador Paso 4

4. Instale el interruptor Ethernet sobre el chasis del servidor. Tome este momento para configurar el interruptor: permita que los tamaños de marco Jumbo de 9000 bytes, establezca la dirección IP a la dirección estática que decidió en el Paso 1, y apague los protocolos de enrutamiento innecesarios, como el snooping SMTP.

Imagen titulada Construir un supercomputador Paso 5

5. Instale la PDU (unidad de distribución de energía). Dependiendo de la cantidad de corriente actuales que necesiten sus nodos con la carga máxima, es posible que necesite 220 voltios para la computación de alto rendimiento.

Imagen titulada Construir un supercomputador Paso 6

6. Con todo instalado, puede comenzar el proceso de configuración. Linux es el sistema operativo de facto para los clústeres de HPC, no solo es el entorno ideal para la computación científica, pero no cuesta una cosa para instalarla en cientos o incluso miles de nodos. Imagina cuánto costaría instalar Windows en todos esos nodos!

Comience con la instalación de la última versión de la BIOS de la placa base y el firmware, que debe ser el mismo en todos los nodos.

Instale su distro preferido de Linux en cada nodo, con una interfaz de usuario gráfica para el nodo principal. Las opciones populares incluyen Centos, OpenSUSE, Linux científico, Redhat y SLIES.

Este autor recomienda encarecidamente el uso de la distribución de Rocks Cluster. Además de instalar todas las herramientas necesarias para que funcione un clúster de cómputo, ROCKS utiliza un gran método para "distribuir" muchas instancias de sí mismo a los nodos muy rápidamente utilizando PXE BOOT y el procedimiento de Red Hat `Start` Start `.

Imagen titulada Construir un supercomputador Paso 7

7. Instale la interfaz de paso de mensajes, el administrador de recursos y otras bibliotecas necesarias. Si no instaló rocas en el paso anterior, deberá configurar manualmente el software necesario para habilitar los mecanismos de computación paralelos.

Primero, necesitará un sistema portátil de gestión de bash, como el gerente de recursos de torque, que le permite romper y distribuir tareas a múltiples máquinas.

Par de par con el programador Maui Cluster para completar la configuración.

A continuación, deberá instalar la interfaz de aprobación del mensaje, necesario para los procesos individuales en los nodos de cómputo separados para compartir los mismos datos. Openmp es un no-berenador.

No olvide las bibliotecas de matemáticas y los compiladores de múltiples hilos para construir sus programas de computación paralelos. ¿Mencioné que debes instalar rocas??

Imagen titulada Construir un supercomputador Paso 8

8. Red los nodos de cómputo juntos. El nodo principal envía las tareas de cómputo a los nodos de cómputo, que a su vez deben enviar el resultado de vuelta, así como enviar mensajes entre sí. Cuanto más rápido, mejor.

Use una red Ethernet privada para conectar todos los nodos en el clúster.

El nodo de la cabeza también puede actuar como un servidor NFS, PXE, DHCP, TFTP y NTP a través de la red Ethernet.

Debe separar esta red de las redes públicas, lo que garantiza que los paquetes de transmisión no interfieran con otras redes en su LAN.

Imagen titulada Construir un supercomputador Paso 9

9. Prueba el clúster. Lo último que tal vez quiera hacer antes de soltar toda esta potencia de cómputo a sus usuarios es la prueba, su rendimiento. El punto de referencia HPL (Lynpack de alto rendimiento) es una opción popular para medir la velocidad computacional del clúster. Tendrá que compilarlo desde su origen con todas las optimizaciones posibles, su compilador ofrece para la arquitectura que eligió.

Por supuesto, debe compilar de la fuente con todas las opciones de optimización posibles para su plataforma. Por ejemplo, si usa CPU de AMD, compile con Open64 con -0 Nivel de optimización.

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