Р. Г. Стронгина. Ниж- ний Новгород: Изд-во Нижегородского университета, 2002, 217 с
ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ УЧЕБНО-НАУЧНОГО КОМПЛЕКСА
жүктеу/скачать 1,64 Mb. Pdf көрінісі
|
Seminar 1
| ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ УЧЕБНО-НАУЧНОГО КОМПЛЕКСА
ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ СПбГУ В.Ю. Сепман, В.И. Золотарев, Ю.П. Галюк Санкт-Петербургский государственный университет Учебно-научный комплекс высокопроизводительных вычислений Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ), соз- данный по проекту B0008 Федеральной целевой программы «Интегра- ция», представляет собой многоуровневую систему компьютерных кластеров, распределенных по территории Петродворцового кампуса. В состав комплекса также входят кластеры, установленные в Петер- бургском институте ядерной физики им. Б.П. Константинова РАН (ПИЯФ РАН) в г. Гатчине и Междисциплинарном центре СПбГУ на Васильевском острове СПб. В качестве нижнего уровня системы ис- пользуются учебные (малые) кластеры, установленные на естествен- ных факультетах – физическом, прикладной математике – процессов управления, математико-механическом и химическом. Все учебные кластеры соединяются оптоволоконной сетью с основным вычисли- тельным ядром системы и представляют собой достаточно мощные вычислители, ресурсы которых могут использоваться автономно, как отдельные восьмипроцессорные кластеры, и все вместе, образуя еди- ный 32-х процессорный кластер. Учебные кластеры имеют в своем составе 8 компьютеров Celeron 400, объединенных коммутаторами 3Com SuperStack 3300. Эти класте- ры построены по типу Cluser of Workstation (COW). Производитель- ность каждого учебного кластера на тесте Linpack на матрице 6000*6000 – 734 Mflops. Программное обеспечение кластеров направлено, прежде всего, на создание комфортной среды даже для непрофессионального пользова- 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:
|