Высокопроизводительный вычислительный кластер ННГУ

В качестве следующего примера рассмотрим вычислительный кластер Нижегородского университета, оборудование для которого было передано в рамках Академической программы Интел в 2001 г. В состав кластера входят (см. рис. 1.3):

2 вычислительных сервера, каждый из которых имеет 4 процессора Intel Pentium III 700 MHZ, 512 MB RAM, 10 GB HDD, 1 Gbit Ethernet card;
12 вычислительных серверов, каждый из которых имеет 2 процессора Intel Pentium III 1000 MHZ, 256 MB RAM, 10 GB HDD, 1 Gbit Ethernet card;
12 рабочих станций на базе процессора Intel Pentium 4 1300 MHZ, 256 MB RAM, 10 GB HDD, 10/100 Fast Ethernet card.

Следует отметить, что в результате передачи подобного оборудования Нижегородский госуниверситет оказался первым вузом в Восточной Европе, оснащенным ПК на базе новейшего процессора Intel®Pentium®4. Подобное достижение является дополнительным подтверждением складывающегося плодотворного сотрудничества ННГУ и корпорации Интел.

Важной отличительной особенностью кластера является его неоднородность (гетерогенность). В состав кластера входят рабочие места, оснащенные процессорами Intel Pentium 4 и соединенные относительно медленной сетью (100 Мбит), а также вычислительные 2- и 4-процессорные серверы, обмен данными между которыми выполняется при помощи быстрых каналов передачи данных (1000 Мбит). В результате кластер может использоваться не только для решения сложных вычислительно-трудоемких задач, но также и для проведения различных экспериментов по исследованию многопроцессорных кластерных систем и параллельных методов решения научно-технических задач.

В качестве системной платформы для построения кластера выбраны современные операционные системы семейства Microsoft Windows (для проведения отдельных экспериментов имеется возможность использования ОС Unix). Такой выбор определяется рядом причин:

операционные системы семейства Microsoft Windows (так же как и ОС Unix) широко используются для построения кластеров; причем если раньше применение ОС Unix для этих целей было преобладающим системным решением, то в настоящее время тенденцией является увеличение числа создаваемых кластеров под управлением ОС Microsoft Windows (см., например, www.tc.cornell.edu/ac3/, www.windowclusters.org и др.);
разработка прикладного программного обеспечения выполняется преимущественно с использованием ОС Microsoft Windows;
корпорация Microsoft проявила заинтересованность в создании подобного кластера и передала в ННГУ для поддержки работ все необходимое программное обеспечение (ОС MS Windows 2000 Professional, ОС MS Windows 2000 Advanced Server и др.).

В результате принятых решений программное обеспечение на момент установки кластера являлось следующим:

вычислительные серверы работают под управлением ОС Microsoft® Windows® 2000 Advanced Server; на рабочих местах разработчиков установлена ОС Microsoft® Windows® 2000 Professional;
в качестве сред разработки применяются Microsoft® Visual Studio 6.0; для выполнения исследовательских экспериментов возможно использование компилятора Intel® C++ Compiler 5.0, встраиваемого в среду Microsoft® Visual Studio;
на рабочих местах разработчиков установлены библиотеки:

- Plapack 3.0 (см. www.cs.utexas.edu/users/plapack);

- MKL (см. www.developer.intel.com/software/products/mkl/index.htm);

в качестве средств передачи данных между процессорами установлены две реализации стандарта MPI:

- Argonne MPICH (www.unix.mcs.anl.gov/mpi/MPICH/);

- MP-MPICH (www.lfbs.rwth-aachen.de/~joachim/MP-MPICH.html);

в опытной эксплуатации находится система разработки параллельных программ DVM (см. www.keldysh.ru/dvm/).

В 2006 году в рамках инновационной образовательной программы Нижегородского университета Приоритетного национального проекта "Образование" была выполнена модернизация вычислительного кластера ННГУ, в результате пиковая производительность кластера была доведена до 3000 Gflops.

увеличить изображение
Рис. 1.3. Структура вычислительного кластера Нижегородского университета

Содержание раздела