Теория и практика параллельных вычислений
Характеристика системных платформ для построения кластеров
В качестве системной платформы для построения кластеров используют обе наиболее распространенные в настоящий момент операционные системы Unix и Microsoft Windows. Далее в пособии подробно будет рассмотрено решение на основе ОС семейства Microsoft Windows; характеристика подхода на базе ОС Unix может быть получена, например, в [71].
Microsoft Compute Cluster Server 2003 (CCS) представляет собой интегрированную платформу для поддержки высокопроизводительных вычислений на кластерных системах. CCS состоит из операционной системы Microsoft Windows Server 2003 и Microsoft Compute Cluster Pack (CCP) – набора интерфейсов, утилит и инфраструктуры управления. Вместе с CCP поставляется SDK, содержащий необходимые инструменты разработки программ для CCS, включая собственную реализацию MPI (Microsoft MPI). Кроме того, к Microsoft Compute Cluster Server 2003 логически примыкает Microsoft Visual Studio 2005 — интегрированная среда разработки (IDE), содержащая компилятор и отладчик программ, разработанных с использованием технологий MPI и OpenMP.
В качестве вычислительных узлов кластера могут быть применены 64-битные процессоры семейства x86 c, как минимум, 512 Мб оперативной памяти и 4 Гб свободного дискового пространства.
На вычислительных узлах кластера должна быть установлена операционная система Microsoft Windows Server 2003 (Standard, Enterprise или Compute Cluster Edition).
В состав CCP входит Microsoft MPI – версия реализации стандарта MPI 2 от Argonne National Labs. MS MPI совместима с MPICH 2 и поддерживает полнофункциональный API с более чем 160 функциями. MS MPI в Windows Compute Cluster Server 2003 задействует WinSock Direct протокол для наилучшей производительности и эффективного использования центрального процессора. MS MPI может использовать любое Ethernet-соединение, поддерживаемое Windows Server 2003, а также такие соединения, как InfiniBand или Myrinet, с применением WinSock Direct драйверов, поставляемых производителями аппаратного обеспечения. MS MPI поддерживает языки программирования C, Fortran 77 и Fortran 90, а Microsoft Visual Studio 2005 включает в себя параллельный отладчик, работающий с MS MPI.
Разработчики могут запустить свое MPI- приложение на нескольких вычислительных узлах, и Visual Studio автоматически соединится с процессами на каждом узле, позволяя разработчику приостанавливать приложение и просматривать значения переменных в каждом процессе отдельно.
Кроме реализации MPI в состав CCP входит удобная система планирования заданий, позволяющая просматривать состояния всех запущенных задач, собирать статистику, назначать запуски программ на определенное время, завершать "зависшие" задачи и пр. В текущей версии работа возможна либо через графический интерфейс, либо через командную строку. В окончательной версии будет предусмотрена возможность обращения к системе и через другие интерфейсы: COM, web-сервис и др.
Windows Computer Cluster Server 2003 поддерживает 5 различных сетевых топологий, при этом каждый узел может иметь от 1 до 3 сетевых карточек. Правильный выбор используемой топологии необходим для оптимального функционирования вычислительного кластера.
