Введение 3
Глава 1. Вычислительный кластер и его создание 6
1.1 Аппаратные средства высокопроизводительных вычислений 6
1.2 Варианты реализации вычислительных кластеров 10
1.3 Программное обеспечение вычислительного кластера 16
1.4 Создание вычислительного кластера на основе локальной сети 17
Глава 2. Вычислительный кластер из одноплатных компьютеров 19
2.1 Требования к вычислительному кластеру в образовательном
учреждении 19
2.2 Выбор одноплатного компьютера, подходящего для построения
вычислительного кластера в образовательном учреждении 21
2.3 Сборка вычислительного кластера 25
2.4 Настройка вычислительного кластера 27
Заключение 48
Суперкомпьютеры являются классическим примером гонки вооружений. Растущая производительность этих огромных систем позволяет решать все более сложные проблемы. Суперкомпьютеры - это предмет национальной и корпоративной гордости: страны и корпорации стремятся получить наивысшие результаты и наибольшее количество FLOPS. Первые суперкомпьютеры были разработаны для моделирования ударов ядерного оружие и вскрытия кодов шифровальных машин. Сегодня суперкомпьютеры применяются в самых различных областях и служат инструментами для решения проблем, связанных с огромными объемами вычислений - например, исследование климата, физическое, молекулярное моделирование, генетические алгоритмы, и, конечно же, Big Data.
К сожалению, настоящие, высокопроизводительные суперкомпьютеры, весьма недешевы, как по стоимости, так и в дальнейшей эксплуатации. Так, например, стоимость суперкомпьютера Sunway TaihuLight, занимающего первое место по вычислительной мощности на Ноябрь 2016 год, составляет около 273 млн. долларов. А первоначальная стоимость суперкомпьютера «Ломоносов», стоящего в МГУ им. М.В. Ломоносова, и сейчас занимающего 132-ю позицию в мировом рейтинге TOP500, составила 1,9 млрд рублей. Естественно, такие суммы являются неподъемными для средней школы.
Интересной особенностью суперкомпьютеров является то, что все они работают под управлением той или иной версии Linux, что позволяет собрать вычислительный кластер на основе практически любых компонентов, установить на них Linux-систему, развернуть Open Source менеджер задач и получить суперкомпьютер с таким же интерфейсом и программным обеспечением, как на «взрослых» суперкомпьютерах, пусть и с небольшой вычислительной мощностью.
Актуальность:
Обучение суперкомпьютерным технологиям требует использование суперкомпьютера, причём, в зависимости от целей обучения, возможно не только для обучению параллельному программированию и администрированию, но и для настройки его аппаратной составляющей. Одним из вариантов является использование кластера из учебных компьютеров. Более дешёвым и современным, а так же не требовательным к размеру помещения вариантом, является вычислительный кластер из одноплатных компьютеров.
Проблема исследования:
Невозможность, в первую очередь из-за финансовых причин, приобретения учебным учреждением полноценного суперкомпьютера. Отсутствие доступной информации и методических разработок по созданию вычислительного кластера из одноплатных компьютеров.
Цель работы:
разработать методические рекомендации по созданию вычислительного кластера из одноплатных компьютеров для образовательного учреждения
Объект исследования:
техническое обеспечение учебного процесса в области информатики
Предмет исследования:
разработка вычислительного кластера
Задачи:
1. Проанализировать возможность и пути создания кластера из одноплатных компьютеров
2. Сделать выбор одноплатного компьютера, подходящего для построения вычислительного кластера в образовательном учреждении
3. Разработать варианты конструкций кластеров из одноплатных компьютеров для образовательного учреждения
4. Собрать один из возможных кластеров из одноплатных компьютеров
5. Проанализировать выбор программного обеспечения для реализации вычислительного кластера
6. Апробировать установку одного из вариантов программного обеспечения на собранный кластер
7. Разработать рекомендации по реализации вычислительного кластера из одноплатных компьютеров в образовательном учреждении
В ходе проделанной работы был сконфигурирован вычислительный кластер на базе нескольких одноплатных компьютеров и выполнена его настройка. Были изучены детали использования одноплатных компьютеров, современные подходы к администрированию вычислительных кластеров, детали установки и настройки служб, необходимых для создания вычислительного кластера.
