Кластер (практическое руководство)

Программное обеспечение можно скачать здесь: http://linux-cluster.org.ru/download/

Кластер
Практическое руководство по параллельным вычислениям

КРАТКАЯ ИСТОРИЯ
История кластеров началась 1994 году. Пионером в этом деле является научно-космический центр NASA - Goddard Space Flight Center (GSFC), точнее созданный на его основе CESDIS (Center of Excellence in Space Data and Information Sciences). Cпециалистами GSFC летом 1994 года был собран первый кластер, состоявший из 16 компьютеров 486DX4/100MHz/16Mb RAM и трех параллельно работавших 10Mbit сетевых адаптеров. Данный кластер, который был назван "Beowulf", создавался как вычислительный ресурс проекта Eart and Space Sciences Project (ESS).

Официальная страница проекта Beowulf - http://www.beowulf.org/.

Четыре годя спустя. в 1998 году, в Лос-Аламосской национальной лаборатории (США) астрофизик Майкл Уоррен и другие ученые из группы теоретической астрофизики построили суперкомпьютер Avalon, который представлял собой Linux-кластер на базе процессоров Alpha 21164A с тактовой частотой 533 МГц. Первоначально Avalon состоял из 68 процессоров, затем был расширен до 140. В каждом узле установлено по 256 Мбайт оперативной памяти, жесткий диск на 3 Гбайт и сетевой адаптер Fast Ethernet. Общая стоимость проекта Avalon составила 313 тыс. долл., а показанная им производительность на тесте LINPACK - 47,7 GFLOPS, позволила ему занять 114 место в 12-й редакции списка Top500 рядом с 152-процессорной системой IBM RS/6000 SP. В том же 1998 году на самой престижной конференции в области высокопроизводительных вычислений Supercomputing'98 создатели Avalon представили доклад "Avalon: An Alpha/Linux Cluster Achieves 10 Gflops for $150k", получивший первую премию в номинации "наилучшее отношение цена/производительность".

В настоящее время Avalon активно используется в астрофизических, молекулярных и других научных вычислениях.

Выполненный для кластера параллельный тест Linpack показал производительность 19,7 Гфлоп/сек, результаты программы расчета молекулярной динамики (SPaSM) - 12,8 Гфлоп/сек, результаты программы решения гравитационных задач (gravitational treecode) - 10,0 Гфлоп/сек. Тесты NAS Class B версии 2.3 показали следующие результаты: BT - 2,2 Гфлоп/сек, SP - 1,0 Гфлоп/сек, LU - 3,5 Гфлоп/сек, MG - 2,1 Гфлоп/сек).

Для сравнения этих результатов с производительностью "настоящих" параллельных машин можно сказать, что SPaSM, treecode и Linpack выполнялись примерно с той же скоростью что и на 64-процессорном SGI Origin 2000 (частота процессоров - 195 МГц). Если учесть, что в мае 1998 цена на 64-процессорный Origin 2000 с 250 Мгц процессорами и 8 Гбайт оперативной памяти составляла около 1,8 миллиона долларов, а стоимость проекта Avalon - только 313 тысяч долларов, то представленные результаты весьма впечатляют.

Интересная разработка появилась недавно в Университете штата Кентукки - кластер KLAT2 (Kentucky Linux Athlon Testbed 2). Система KLAT2 состоит из 64 бездисковых узлов с процессорами AMD Athlon/700 МГц и оперативной памятью 128 Мбайт на каждом. Программное обеспечение, компиляторы и математические библиотеки (SCALAPACK, BLACS и ATLAS) были доработаны для эффективного использования технологии 3DNow! процессоров AMD, что позволило увеличить производительность.

Значительный интерес представляет и использованное сетевое решение, названное "Flat Neighbourghood Network" (FNN). В каждом узле установлено четыре сетевых адаптера Fast Ethernet от Smartlink, а узлы соединяются с помощью девяти 32-портовых коммутаторов. При этом для любых двух узлов всегда есть прямое соединение через один из коммутаторов, но нет необходимости в соединении всех узлов через единый коммутатор. Благодаря оптимизации программного обеспечения под архитектуру AMD и топологии FNN удалось добиться рекордного соотношения цена/производительность - 650 долл. за 1 GFLOPS.

Оглавление

Download

Полезные ссылки