ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ УЧЕБНО-НАУЧНОГО КОМПЛЕКСА

 
169 
теля, впервые занимающегося параллельным программированием. Вот 
основные принципы, реализуемые при построении учебных кластеров: 
•  Одинаковость операционных систем. На всех машинах кластеров 
установлена операционная система Linux RedHat 6.2/7.2. 
•  Наличие  графического интерфейса с пользователем. Графическая 
оболочка KDE по внешнему виду и интерфейсу очень сильно на-
поминает интерфейс WINDOWS95. 
•  Единая система аутентификации. Обеспечивается использованием 
системы NIS. 
•  Отказ от принципа закрепленности определенного компьютера за 
пользователем.  Обеспечивается  наличием  выделенного  файл-
сервера, раздающего через систему NFS рабочие каталоги пользо-
вателя на все компьютеры кластера. 
•  Однородность  программного  обеспечения.  Все  прикладные  паке-
ты (Matlab, Mathematica) и  трансляторы (Lahey/Fujitsu Fortran 95) 
приобретаются в сетевых вариантах и доступны к использованию 
на всех машинах всех кластеров. 
•  Максимальная WINDOWS-совместимость  программного  обеспе-
чения. Практически все компиляторы (C, Fortran), прикладные па-
кеты (Matlab, Mathematica), библиотека  параллельных  расчетов 
MPICH-1.2.1,  библиотека  научных  программ IMSL имеют  свой 
WINDOWS-аналог.  Этот  факт  позволяет  полностью  отлаживать 
свою  программу  на  компьютере  в  системе WINDOWS, а  затем  с 
минимальной доработкой, а часто и без нее, после перетрансляции 
запустить параллельную версию задачи на машинах кластера. 
•  Максимальная скорость обменов по сети. Обеспечивается как ап-
паратной  реализацией (100 Mbps коммутируемый Ethernet), так и 
применением  наиболее  эффективного  протокола  связи – RSH,  с 
разрешением  беспарольного  входа  на  все  машины кластеров (это 
необходимо  для  реализации  многопроцессорной  работы  в  наибо-
лее популярном пакете распараллеливания – MPICH). 
•  Безопасность.  Обеспечивается  отсутствием  физического  контакта 
с сетью Интернет. Вход из Интернета возможен только через спе-
циальный компьютер-шлюз и только по шифрованному протоколу 
SSH. Доступ из кластеров в Интернет запрещен. 
Следующий  уровень  системы – основное  вычислительное  ядро –
 состоит  из  кластера  повышенной  мощности,  работающего  в  режиме 

170 
круглосуточного счета. Кластер состоит из 8 двухпроцессорных рабо-
чих станций Pentium III 933 с памятью 1 GB. Программное обеспече-
ние кластера отвечает следующим принципам: 
•  Полная переносимость исполняемых файлов, исключающая необ-
ходимость перетрансляции программ. 
•  Отсутствие  системы  очередей,  при  этом  ответственность  по  рас-
пределению задач между компьютерами кластера ложится на про-
граммиста. 
•  Наличие эффективных средств отладки программ, как последова-
тельных, так параллельных. 
 
Наиболее  высокопроизводительный  ресурс – SCI-кластер,  состоя-
щий из 20 двухпроцессорных серверов Pentium III 933 с памятью 1 GB 
и  дисковой  подсистемой 40 GB. Производительность  его  на  тесте 
Linpaсk – 17.1 Gflops (матрица 43000*43000). Для управления класте-
ром используется сервер Celeron 500. Для поддержки пользователей в 
кластер  включен  двухпроцессорный  сервер Pentium II 450 с  памятью 
256 MB и 20 GB HDD. Управляющая  сеть  кластера  создана  на  базе 
коммутатора 10/100 Cisco Catalyst WS-C2924-XL-EN. При построении 
кластера  высокопроизводительных  вычислений  были  заложены  сле-
дующие принципы: 
•  Прямой доступ к машинам кластера запрещается. 
•  Для запуска задач используется система очередей PBS. 
•  Правом постановки задач в очередь пользуется ограниченный круг 
пользователей, прописанный в специальном списке (ACL-list). 
•  Задачи, решаемые на кластере высокопроизводительных вычисле-
ний, должны быть перетранслированы с подключением специаль-
ных библиотек, поддерживающих сеть SCI. 
 
В  настоящее  время  расширяется  число  учебных  кластеров,  под-
ключенных  к  комплексу,  установленных  в  сети  университета.  Пять 
кластеров построены сотрудниками факультета прикладной математи-
ки – процессов управления в новом здании в Петергофе. Все кратеры 
соединяются 100 Mbps каналами  коммутатором Cisco Catalyst WS-
C3548, который подключен к сети комплекса скоростной 1 Gbps опто-
волоконной линией. 
Вычислительные  мощности  комплекса  используются  для  выпол-
нения расчетов по крупным научно-исследовательским проектам. Сре-

 
171 
ди этих проектов – работы по исследованию свойств материалов с ис-
пользованием  программ GAMESS и CRYSTAL, расчеты  жидкокри-
сталлических  структур,  исследования  неравновесных  и  нестационар-
ных процессов в газах и многофазных средах, расчеты по физике вы-
соких энергий (проект ALICE). В число организаций, проводящих ис-
следования  на  высокопроизводительном  кластере,  входят:  Санкт-
Петербургский  институт  информатики  и  автоматизации  РАН,  Петер-
бургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова РАН, Ин-
ститут  высокомолекулярных  соединений  РАН,  Государственное  уни-
тарное предприятие «Государственный оптический институт им. С.И. 
Вавилова»  и  Институт  физиологии  им.  И.П.  Павлова  РАН,  Институт 
проблем машиноведения РАН.  
 

жүктеу/скачать 1,64 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: