Hur man bygger en superdator: 9 steg (med bilder)

Har du behov av en maskin som kan leverera hundratals trillioner av flytande punktberäkningar per sekund? Eller har du behov av en barhistoria om hur superdatorn i din källare vred en brytare? Bygga ditt eget högpresterande beräkningskluster, a.k.a. superdator, är en utmaning någon expertgeek med en helg med ledig tid och vissa pengar för att bränna kan ta itu med. Tekniskt sett är en modern, multi-processor superdator ett nätverk av datorer som arbetar ihop parallellt för att lösa ett problem. Den här artikeln beskriver kortfattat varje steg i processen, med fokus på hårdvara och programvara.

Steg

1. Först bestämma de hårdvarukomponenter och resurser som behövs. Du behöver en huvudnod, åtminstone ett dussin identiska komputerade noder, en Ethernet-switch, en strömfördelningsenhet och ett ställ. Bestäm den elektriska efterfrågan, kylning och utrymme som krävs. Beslut också om vilken IP-adress du vill ha för dina privata nätverk, vad du vill namnge noderna, vilka programvarupaket du vill installera, och vilken teknik du vill tillhandahålla parallell databehandlingsmöjligheter (mer på senare).

Även om hårdvaran är dyr, är all programvara som är listad i det här tillfredsställande, och de flesta är öppna källor.
Om du vill se hur snabbt din superdator skulle teoretiskt vara, använd det här verktyget: http: // hpl-kalkylator.SourceForge.netto/

Bild med titeln Bygg en superdator steg 2

2. Bygg de beräknade noderna. Du måste montera beräknade noder eller förvärva pre-build-servrar.

Välj ett datorserverchassi som maximerar utrymme, kylning och energieffektivitet.

Eller Du kan använda ett dussin eller så används, föråldrade servrar - vars hela kommer att uppväga summan av sina delar, men spara dig en betydande klump av pengar. Alla processorer, nätverksadaptrar och moderkort ska vara identiska för hela systemet att spela ihop snyggt. Naturligtvis, glöm inte om RAM och lagring för varje nod och minst en optisk enhet för huvudnoden.

Bild med titeln Bygg en superdator steg 3

3. Installera servrarna i stället. Börja från botten, så racket är inte topp tungt. Du behöver en vän som hjälper dig med det här - de täta servrarna kan vara mycket tunga och styra dem i skenorna som håller dem i hyllan är svårt.

Bild med titeln Bygg en superdator steg 4

4. Installera Ethernet-omkopplaren ovanför serverns chassi. Ta det här ögonblicket för att konfigurera omkopplaren: Tillåt jumboramstorlekar på 9000 byte, ställ in IP-adressen till den statiska adressen du bestämde dig för i steg 1 och stänger av onödiga routingsprotokoll som SMTP Snooping.

Bild med titeln Bygg en superdator steg 5

5. Installera PDU (Power Distribution Unit). Beroende på hur mycket strömma dina noder kan behöva vid maximal belastning, kan du behöva 220 volt för högpresterande databehandling.

Bild med titeln Bygg en superdator steg 6

6. Med allt installerat kan du börja konfigurationsprocessen. Linux är de facto OS för HPC-kluster-inte bara är det den perfekta miljön för vetenskaplig dator, men det kostar inte en sak att installera det på hundratals eller till och med tusentals noder. Föreställ dig hur mycket det skulle kosta att installera Windows på alla dessa noder!

Börja med att installera den senaste versionen av moderkortet BIOS och firmware, som ska vara densamma på alla noder.

Installera din föredragna Linux-distro på varje nod, med en grafisk UI för huvudnoden. Populära val inkluderar centos, OpenSuse, Scientific Linux, Redhat och SLES.

Denna författare rekommenderar starkt att du använder Rocks Cluster-distributionen. Förutom att installera alla verktyg som behövs för ett beräknat kluster som ska fungera, använder Rocks en bra metod för att "distribuera" många fall av sig själv till noderna, mycket snabbt med hjälp av PXE-boot och den röda hatten "sparkstart" -proceduren.

Bild med titeln Bygg ett superdator steg 7

7. Installera meddelandespassningsgränssnittet, resurshanteraren och andra nödvändiga bibliotek. Om du inte installerade stenar i föregående steg måste du manuellt ställa in den nödvändiga programvaran för att aktivera de parallella datormekanismerna.

Först behöver du ett bärbart bash-hanteringssystem, till exempel Torque Resource Manager, som låter dig bryta upp och distribuera uppgifter till flera maskiner.

Par vridmoment med Maui Cluster Scheduler för att slutföra inställningen.

Därefter måste du installera det meddelande som passerar gränssnittet, nödvändigt för de enskilda processerna på de separata komputerade noderna för att dela samma data. OpenMP är en no-brainer.

Glöm inte de multi-threading matematikbiblioteken och kompilatorerna för att bygga dina parallella datorprogram. Nämnde jag att du bara bör installera stenar?

Bild med titeln Bygg en superdator steg 8

8. Nätverk beräkna noderna tillsammans. Huvudnoden skickar beräkningsuppgifterna till beräknade noder, som i sin tur måste skicka resultatet tillbaka, samt skicka meddelanden till varandra. Ju snabbare desto bättre.

Använd ett privat Ethernet-nätverk för att ansluta alla noder i klustret.

Huvudnoden kan också fungera som en NFS, PXE, DHCP, TFTP och NTP-server över Ethernet-nätverket.

Du måste separera det här nätverket från offentliga nätverk, vilket garanterar att sändningspaket inte stör andra nätverk i ditt LAN.

Bild med titeln Bygg en superdator steg 9

9. Testa klustret. Det sista du kanske vill göra innan du släpper ut all den här beräkningen till dina användare är att testa det är prestanda. HPL (High Performance Lynpack) Benchmark är ett populärt val för att mäta klusterets beräkningshastighet. Du måste kompilera den från källan med alla möjliga optimeringar som din kompilator erbjuder för den arkitektur du valde.

Du måste självklart kompilera från källan med alla möjliga optimeringsalternativ för din plattform. Till exempel, om du använder AMD CPU, kompilera med Open64 med -0Fast optimeringsnivå.

Jämför dina resultat på TOP500.org för att jämföra ditt kluster till de snabbaste 500 superdatorn i världen!