ต้องการเครื่องที่คำนวณจุดทศนิยมได้หลายล้านล้านในหนึ่งวินาทีหรือไม่? หรือคุณต้องการเรื่องราวดีๆ เกี่ยวกับซูเปอร์คอมพิวเตอร์ส่วนตัวของคุณที่ปิดไฟในหมู่บ้านของคุณหรือไม่? การสร้างซูเปอร์คอมพิวเตอร์เป็นความท้าทายที่น่าสนใจหากคุณเป็นอัจฉริยะผู้มั่งคั่งที่มีเวลาว่าง ในทางเทคนิค ซูเปอร์คอมพิวเตอร์แบบมัลติโปรเซสเซอร์คือเครือข่ายของคอมพิวเตอร์ที่ทำงานร่วมกันเพื่อแก้ปัญหา บทความนี้จะกล่าวถึงแต่ละขั้นตอนของการสร้างโดยสังเขป โดยเน้นที่ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์
ขั้นตอน
ขั้นตอนที่ 1 ขั้นแรก ค้นหาส่วนประกอบฮาร์ดแวร์ที่คุณต้องการ
โหนดหลักหนึ่งโหนด โหนดประมวลผลที่เหมือนกันอย่างน้อยหนึ่งโหล สวิตช์อีเทอร์เน็ต หน่วยจ่ายไฟ (PDU) และชั้นวางเซิร์ฟเวอร์ เรียนรู้เกี่ยวกับไฟฟ้า การทำความเย็น และความต้องการพื้นที่ ระบุที่อยู่ IP สำหรับเครือข่ายส่วนตัว ชื่อของโหนด แพ็คเกจซอฟต์แวร์ที่คุณต้องการติดตั้ง และเทคโนโลยีที่คุณต้องการใช้เพื่อให้ทั้งหมดทำงานร่วมกันเพื่อดำเนินการคำนวณแบบขนาน (เพิ่มเติมจากด้านล่าง)
- แม้ว่าฮาร์ดแวร์ที่คุณต้องการจะมีราคาแพง แต่ซอฟต์แวร์ในคู่มือนี้ฟรีทั้งหมด และส่วนใหญ่เป็นโอเพ่นซอร์ส
- หากคุณต้องการดูว่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์ของคุณจะเร็วแค่ไหน (ในทางทฤษฎี) ให้ใช้สิ่งนี้:
ขั้นตอนที่ 2 สร้างโหนดคอมพิวท์
คุณสามารถประกอบโหนดคอมพิวท์ที่คุณต้องการเองหรือใช้เซิร์ฟเวอร์สำเร็จรูป
- เลือกเฟรมเวิร์กเซิร์ฟเวอร์คอมพิวเตอร์ที่เพิ่มพื้นที่ การระบายความร้อน และประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูงสุด
- หรือคุณสามารถใช้เซิร์ฟเวอร์ที่ล้าสมัยได้ประมาณโหล เมื่อใช้งานร่วมกันจะมีประโยชน์มากกว่าการใช้ทีละอย่าง และคุณสามารถประหยัดได้มากทีเดียว โปรเซสเซอร์ อะแดปเตอร์เครือข่าย และมาเธอร์บอร์ดทั้งหมดต้องเหมือนกันเพื่อให้แน่ใจว่าระบบทำงานได้อย่างราบรื่น แน่นอน อย่าลืม RAM และความจุของหน่วยความจำสำหรับแต่ละโหนด และอย่างน้อยหนึ่งไดรฟ์ออปติคัลสำหรับโหนดหลัก
ขั้นตอนที่ 3 เมาต์เซิร์ฟเวอร์ที่คุณสร้างไว้ในแร็คเซิร์ฟเวอร์
เริ่มต้นที่ด้านล่างเพื่อหลีกเลี่ยงการคัดค้านที่ด้านบน เชิญเพื่อนมาช่วย เนื่องจากชุดเซิร์ฟเวอร์ที่แออัดอาจหนักมากจนทำให้ใส่ลงในลิ้นชักได้ยาก
ขั้นตอนที่ 4 ติดตั้งสวิตช์อีเทอร์เน็ตที่ด้านบนของเฟรมเซิร์ฟเวอร์
ใช้โอกาสนี้เพื่อกำหนดค่า: กำหนดขนาดเฟรม 9000 ไบต์ ตั้งค่าที่อยู่ IP เป็นที่อยู่คงที่ที่คุณระบุไว้ในขั้นตอนที่ 1 และปิดโปรโตคอลการกำหนดเส้นทางที่ไม่จำเป็น เช่น SMTP Snooping
ขั้นตอนที่ 5. ติดตั้งชุดจ่ายไฟ
คุณอาจต้องใช้ไฟ 220 โวลต์สำหรับการประมวลผลประสิทธิภาพสูง ขึ้นอยู่กับว่าโหนดต้องการกระแสไฟมากเพียงใดที่โหลดสูงสุด
ขั้นตอนที่ 6 เมื่อติดตั้งทุกอย่างแล้ว คุณสามารถเริ่มกระบวนการกำหนดค่าได้
Linux เป็นระบบปฏิบัติการที่ต้องใช้สำหรับคลัสเตอร์การประมวลผลประสิทธิภาพสูง เพราะนอกจากจะเหมาะสำหรับการคำนวณทางวิทยาศาสตร์แล้ว ยังใช้งานได้ฟรี 100% ด้วยโหนดที่มีจำนวนถึงหลายร้อยหรือหลายพัน จะมีราคาแพงมากหากคุณใช้ Windows!
- เริ่มต้นด้วยการติดตั้ง BIOS ของเมนบอร์ดและเฟิร์มแวร์เวอร์ชันล่าสุด เวอร์ชันที่ติดตั้งจะต้องเหมือนกันสำหรับโหนดทั้งหมด เริ่มต้นด้วยการติดตั้ง BIOS ของเมนบอร์ดและเฟิร์มแวร์เวอร์ชันล่าสุด ซึ่งควรจะเหมือนกันในทุกโหนด
- ติดตั้ง Linux distro ที่คุณต้องการในแต่ละโหนด ด้วยอินเทอร์เฟซแบบกราฟิกบนโหนดหลัก ตัวเลือกยอดนิยม ได้แก่ CentOS, OpenSuse, Scientific Linux, RedHat และ SLES
- ผู้เขียนแนะนำอย่างยิ่งให้ใช้ Rocks Cluster Distribution Rocks จะติดตั้งโปรแกรมทั้งหมดที่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ของคุณต้องทำงานทันที และใช้วิธีที่ดีในการ 'แชร์' ตัวเองในโหนดที่มีอยู่ทั้งหมดโดยใช้การบูต PXE ของ Red Hat และขั้นตอน 'Kick Start'
ขั้นตอนที่ 7 ติดตั้งอินเทอร์เฟซการส่งข้อความ การจัดการทรัพยากร และไลบรารีซอฟต์แวร์ที่จำเป็นอื่นๆ
หากคุณไม่ได้ติดตั้ง Rocks ในขั้นตอนก่อนหน้า คุณจะต้องเตรียมซอฟต์แวร์ที่จำเป็นในการขับเคลื่อนกลไกการคำนวณแบบขนานด้วยตนเอง
- ขั้นแรก คุณจะต้องมีระบบจัดการทุบตีแบบพกพา เช่น Torque Resource Manager ซึ่งจะทำการแบ่งปันงานระหว่างเครื่อง
- จับคู่แรงบิดกับ Maui Cluster Scheduler เพื่อตั้งค่าให้เสร็จสิ้น
- ถัดไป คุณต้องติดตั้งอินเทอร์เฟซการรับส่งข้อความ ซึ่งจำเป็นในการทำให้โหนดประมวลผลแยกกันใช้ข้อมูลเดียวกัน OpenMP เป็นตัวเลือกที่ชัดเจน
- อย่าลืมไลบรารีคณิตศาสตร์และคอมไพเลอร์แบบมัลติเธรดเพื่อสร้างโปรแกรมคำนวณแบบขนานที่คุณต้องการ หรือเพียงแค่ติดตั้ง Rocks เพื่อให้ง่ายยิ่งขึ้น
ขั้นตอนที่ 8 รวมโหนดคอมพิวท์ทั้งหมดไว้ในเครือข่าย
โหนดหลักจะส่งงานการคำนวณไปยังโหนดคอมพิวท์ ซึ่งจะต้องส่งกลับผลลัพธ์ในขณะที่แลกเปลี่ยนข้อความระหว่างกัน ยิ่งเร็วได้ยิ่งดี.
- ใช้เครือข่ายอีเทอร์เน็ตส่วนตัวเพื่อเชื่อมต่อโหนดทั้งหมดในคลัสเตอร์ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ของคุณ
- โหนดหลักสามารถเป็นเซิร์ฟเวอร์ NFS, PXE, DHCP, TFTP และ NTP ในเครือข่ายอีเทอร์เน็ต
- คุณต้องแยกเครือข่ายนี้ออกจากเครือข่ายสาธารณะเพื่อให้แน่ใจว่าแพ็กเก็ตที่ส่งจะไม่รบกวนเครือข่ายอื่นในเครือข่ายท้องถิ่นของคุณ
ขั้นตอนที่ 9 ทดสอบซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่คุณสร้างขึ้น
ก่อนที่จะถูกใช้โดยผู้อื่น เราขอแนะนำให้คุณทดสอบประสิทธิภาพของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ของคุณก่อน HPL (High Performance Linpack) เป็นเกณฑ์มาตรฐานยอดนิยมสำหรับการวัดความเร็วในการประมวลผลของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ คุณจะต้องคอมไพล์จาก source ด้วยตัวเลือกการปรับให้เหมาะสมทั้งหมดที่นำเสนอโดยคอมไพเลอร์ที่คุณใช้สำหรับสถาปัตยกรรมที่คุณเลือก
- แน่นอน คุณต้องรวบรวมจากแหล่งที่มาพร้อมตัวเลือกการเพิ่มประสิทธิภาพที่เป็นไปได้ทั้งหมดสำหรับแพลตฟอร์มของคุณ ตัวอย่างเช่น หากใช้ CPU ของ AMD ให้คอมไพล์โดยใช้ Open64 ที่มีระดับการปรับให้เหมาะสม -0fast
- เปรียบเทียบผลการทดสอบของคุณบน TOP500.org เพื่อเปรียบเทียบซูเปอร์คอมพิวเตอร์ของคุณกับ 500 ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่เร็วที่สุดในโลก!
เคล็ดลับ
- สำหรับเครือข่ายความเร็วสูง ให้ดูที่อินเทอร์เฟซเครือข่าย InfiniBand แน่นอนว่าคุณต้องเตรียมจ่ายเบี้ยประกันภัย
- IPMI สามารถลดความซับซ้อนในการบริหารคลัสเตอร์ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ได้ด้วยการจัดเตรียม KVM-over-IP การควบคุมวงจรไฟฟ้าจากระยะไกล และคุณลักษณะอื่นๆ
- ใช้ Ganglia เพื่อตรวจสอบโหลดการประมวลผลบนโหนด
