المحتوى

• خطوات
• نصائح
• تحذيرات

هل تبحث عن آلة قادرة على إجراء مئات التريليونات من حسابات الفاصلة العائمة في الثانية؟ أم أنك تريد فقط التباهي لأصدقائك بالحاسوب الفائق المثبت في غرفتك؟ يعد بناء مجموعة حوسبة عالية الأداء ، أو كمبيوتر عملاقًا ، تحديًا يمكن لأي متحمس لديه عطلة نهاية أسبوع مجانية وبعض المال المتبقي أن يحاول تحقيقه. من الناحية الفنية ، فإن الكمبيوتر الفائق متعدد المعالجات عبارة عن شبكة من أجهزة الكمبيوتر التي تعمل معًا لحل مشكلة ما. ستصف هذه المقالة بإيجاز كل خطوة في العملية ، مع التركيز على الأجهزة والبرامج.

خطوات

1. 

   حدد مكونات وموارد الأجهزة المطلوبة أولاً. ستحتاج إلى عقدة رئيسية ، وما لا يقل عن 12 عقدة شبكة متطابقة ، ومحول إيثرنت ، ووحدة توزيع طاقة ، وحامل. تحديد الكهرباء المطلوبة والتبريد والطلب على المساحة. حدد أيضًا عنوان IP الذي تريده لشبكاتك الخاصة ، وكيفية تسمية العقد ، وما هي حزم البرامج التي تريد تثبيتها وأي تقنية سيتم استخدامها لأداء الحوسبة المتوازية (المزيد حول ذلك لاحقًا).
   • على الرغم من أن الأجهزة باهظة الثمن ، إلا أن جميع البرامج المدرجة في الدليل مجانية ، ومعظمها مفتوح المصدر.
   • إذا كنت تريد معرفة مدى سرعة جهاز الكمبيوتر العملاق لديك نظريًا ، فاستخدم هذه الأداة: http://hpl-calculator.sourceforge.net/

2. 

   
   
   قم بإنشاء العقد. سوف تحتاج إلى تركيب العقد أو شراء خوادم مجمعة مسبقًا.
   • اختر هيكل الخادم الذي يعمل على زيادة المساحة والتبريد واستخدام الطاقة.
   • يمكنك أيضًا استخدام العديد من الخوادم القديمة - والتي ستكون التكلفة الإجمالية لها أكبر من مجموع الأجزاء ، لكنك ستظل توفر الكثير. يجب أن تكون جميع المعالجات ومحولات الشبكة واللوحات الأم متطابقة حتى يعمل النظام بشكل جيد. من الواضح ، تأكد من تضمين ذاكرة الوصول العشوائي والتخزين على كل عقدة ومحرك أقراص ضوئي واحد على الأقل لعقدة الرأس.

3. 

   
   
   قم بتثبيت الخوادم على الرف. ابدأ من الأسفل ، بحيث لا يكون الجزء العلوي منه ثقيلًا جدًا. ستحتاج إلى مساعدة من أصدقائك لهذا - يمكن أن تكون الخوادم الكثيفة ثقيلة جدًا ، ومن الصعب توجيههم على طول المسارات التي تحملهم.

4. 

   قم بتثبيت مفتاح Ethernet أعلى هيكل الخادم. خذ هذا الوقت لتكوين المحول: قم بتمكين أحجام الإطارات الضخمة البالغة 9000 بايت ، واضبط عناوين IP على العنوان الثابت المحدد في الخطوة الأولى ، وقم بتعطيل بروتوكولات التوجيه غير الضرورية ، مثل SMTP Snooping.

5. 

   
   
   قم بتركيب وحدة توزيع الطاقة. اعتمادًا على مقدار التيار الذي تتطلبه العقد عند التحميل الكامل ، قد تحتاج إلى 220 فولت للحوسبة عالية الأداء.

6. 

   بعد تثبيت كل شيء ، يمكنك بدء عملية التكوين. Linux هو نظام التشغيل المثالي لمجموعات HPC - ليس فقط هو البيئة المثالية للحوسبة العلمية ، بل إنه مجاني أيضًا للتثبيت على مئات أو حتى آلاف العقد. تخيل كم سيكلف تثبيت Windows على كل هذه العقد؟
   • ابدأ بتثبيت أحدث إصدار من BIOS للوحة الأم والبرامج الثابتة ، والتي يجب أن تكون متطابقة في جميع العقد.
   • قم بتثبيت الإصدار المفضل لديك من Linux على كل عقدة ، بواجهة رسومية على العقدة الرئيسية. تشمل الخيارات الشائعة CentOS و OpenSuse و Scientific Linux و RedHat و SLES.
   • يمكنك أيضًا استخدام Rocks Cluster Distribution. بالإضافة إلى تثبيت جميع الأدوات اللازمة لعمل الكتلة ، تستخدم Rocks طريقة ممتازة لتوزيع مثيلات متعددة لنفسها على العقد بسرعة كبيرة باستخدام تمهيد PXE وإجراء "بدء التشغيل" الخاص بـ Red Hat.

7. 

   قم بتثبيت واجهة المراسلة وإدارة الموارد والمكتبات الضرورية الأخرى. إذا لم تقم بتثبيت Rocks في الخطوة السابقة ، فستحتاج إلى تكوين البرنامج المطلوب يدويًا لتمكين آليات الحوسبة المتوازية.
   • أولاً ، ستحتاج إلى نظام إدارة محمول واسع النطاق ، مثل Torque Resource Manager ، والذي يسمح لك بتقسيم المهام وتوزيعها عبر أجهزة متعددة.
   • قم بإقران عزم الدوران مع Maui Cluster Scheduler لإكمال التثبيت.
   • بعد ذلك ، سوف تحتاج إلى تثبيت واجهة إرسال الرسائل الضرورية للعمليات الفردية للعقد المختلفة لمشاركة نفس البيانات. OpenMP سهل الاستخدام.
   • لا تنس المكتبات الرياضية متعددة الخيوط لبرامج الحوسبة المتوازية. إنه حقًا أسهل إذا قمت بتثبيت Rocks.

8. 

   قم بتوصيل عقد الكمبيوتر. ترسل العقدة الرئيسية المهام إلى عقد الكمبيوتر ، والتي تحتاج بعد ذلك إلى إرسال النتيجة مرة أخرى ، وكذلك إرسال الرسائل إلى بعضها البعض. أسرع كلما كان ذلك أفضل.
   • استخدم شبكة إيثرنت خاصة لتوصيل جميع العقد في المجموعة.
   • يمكن أن تعمل العقدة الرئيسية أيضًا كخادم NFS و PXE و DHCP و TFTP و NTP عبر شبكة Ethernet.
   • تحتاج إلى فصل هذه الشبكة عن الشبكات العامة ، مما يضمن عدم تداخل حزم الإرسال مع الشبكات الأخرى الموجودة على شبكة LAN الخاصة بك.

9. 

   اختبر الكتلة. آخر شيء تريد القيام به قبل إطلاق كل قوة الحوسبة هذه للمستخدمين هو اختبار أدائهم. يعد معيار HPL (High Performance Lynpack) خيارًا شائعًا لقياس السرعة الحاسوبية للمجموعة. سوف تحتاج إلى تجميعها من المصدر مع كل التحسينات الممكنة التي يقدمها المترجم للبنية المختارة.
   • من الواضح أنك تحتاج إلى تجميع جميع التحسينات الممكنة لمنصتك من المصدر. على سبيل المثال ، عند استخدام وحدات المعالجة المركزية AMD ، قم بالتجميع باستخدام Open 64 بمستوى تحسين -0 fast.
   • قارن النتائج على TOP500.org لمقارنة مجموعتك بأسرع 500 كمبيوتر خارق في العالم!

نصائح

• يمكن أن تجعل IPMI إدارة مجموعة كبيرة أمرًا سهلاً ، مما يوفر KVM-over-IP وترحيل المعالجة عن بُعد والمزيد.
• لتحقيق سرعات شبكة عالية حقًا ، ابحث عن واجهات شبكة InfiniBand. الأسعار ليست معقولة جدا ، ومع ذلك.
• استخدم Ganglia لمراقبة الحمل الحسابي على العقد.

تحذيرات

• تأكد من أن بنيتك التحتية يمكنها التعامل مع العبء المفروض عليها.