Jak postavit superpočítač z deseti PC

Superpočítače vznikly z potřeby vysokého výpočetního výkonu. Aplikace jako medicínský výzkum či předpověď počasí jsou jen dva příklady reálného využití této technologie. Podle žebříčku Top 500 Supercomputer Sites běží na více než 78 % nejvýkonnějších superpočítačů světa Linux – operační systém s otevřeným zdrojovým kódem. Otevřený software umožňuje přístup k zdrojovému kódu, což jej činí oblíbeným řešením pro projekty superpočítačů.

Krok 1 – Příprava hlavního uzlu

Vyberte nejvýkonnější ze deseti počítačů, protože právě on bude řídit celý klastr. Na tento počítač nainstalujte Linux a potřebné balíčky. Pro základní fungování stačí NFS (Network File System) a SSH (Secure Shell). NFS usnadňuje sdílení souborů mezi uzly a SSH poskytuje bezpečné vzdálené připojení – oba jsou nezbytné při vytváření superpočítačového klastru.

Krok 2 – Instalace MPI

Na hlavním uzlu nainstalujte MPI (Message Passing Interface), který umožní koordinaci ostatních počítačů. Populární volbou je LAM‑MPI, ale můžete použít libovolnou open‑source implementaci. Pokud je k dispozici předkompilovaná verze pro váš hardware, využijte ji; jinak si MPI přeložte ze zdrojových kódů nebo pořiďte podporovaný hardware.

Krok 3 – Nastavení pracovních uzlů

Na každém z dalších počítačů nainstalujte Linux spolu s NFS a SSH. Další balíčky nejsou nutné, protože všechny úlohy budou spouštěny z hlavního uzlu.

Po instalaci restartujte všechna zařízení a ověřte, že se spustí a že se můžete z hlavního uzlu připojit ke každému pracovním uzlu. Pak spusťte svou MPI aplikaci (LAM‑MPI nebo jinou).

Tipy

• Zajistěte dostatečný napájecí zdroj nejen pro deset počítačů, ale i pro přepínač, monitor a další periferie. Ujistěte se, že zásuvka zvládne požadovaný výkon. Doporučuje se UPS, zejména pokud bude klastr používán i mimo osobní potřeby.
• Uspořádejte počítače tak, aby měl každý dobrý přístup k chladicímu proudění. Pokud nemáte rack, dbejte na to, aby ventilátory neměly omezený výdech a nedošlo k přehřátí.
• Přečtěte si poznámky k verzi a manuály vybraného softwaru. Nastavení desetiprostorového superpočítače je náročné a vyžaduje pečlivou pozornost.

Upozornění

• V závislosti na síťové architektuře může přidání takového klastru zatížit firemní nebo akademickou síť a ovlivnit výkon ostatních zařízení. Může dojít k vysokému provozu a snížení rychlosti ostatních uživatelů.

Potřebné komponenty

• 10 plně funkčních počítačů s procesorem Intel i586 nebo novějším, případně ekvivalentním AMD CPU a síťovou kartou
• Přepínač (switch) nebo hub s alespoň 12 porty, ideálně 16‑portový
• Monitor a klávesnice
• Linuxová distribuce
• Implementace message‑passing interface (např. LAM‑MPI)