Prehľad témy

►2. Hardvérový opis

  • 1. Úvod

    Zvýraznené

    Cieľ: Cieľom témy Úvod je uviesť účastníka kurzu do problematiky a aktuálnosti používania počítačových klastrov

    Prerekvezity: žiadne


    Počítačový klaster

       Pod pojmom klaster rozumieme zhluk viacerých vzájomne prepojených počítačov. Takéto riešenie potrebuje vhodný komunikačný mechanizmus medzi jednotlivými procesormi. Jedným z najvhodnejších riešení pre tento typ systému je zasielanie správ. So zvyšujúcimi sa nárokmi na čas potrebný pre vykonanie zložitých úloh, bol prechod od sekvenčného programovania k paralelnému nevyhnutný. Neexistuje, a je nemožné, vyrobiť a efektívne používať procesor s potrebnou taktovacou frekvenciou pre dnešné zložité vedecké úlohy. To je dôvod pre použitie viac procesorov a paralelne písané programy. klaster zostavení z niekoľkých procesorov, s ktorým program pracuje ako s multiprocesorovým systémom s distribuovanou alebo zdieľanou pamäťou. Aktuálny zoznam najvýkonnejších svetových superpočítačov je možné nájsť na http://www.top500.org/lists/ .

       Ďalšími typmi vysokovýkonného počítania, ktoré vychádzajú zo základu počítačového klastra sú grid computing a cloud computing. Pri grid computingu sú pospájané viaceré klastre do jedného systému, ktoré sú rôzne geograficky umiestnené. Cloud computing poskytuje počítačové zdroje bez fyzického prístupu dostupné cez internet.

     

    História a súčasnosť

       V histórii vývoja vysoko výkonného počítania, s takými vlastnosťami a možnosťami ako ich poznáme dnes, malo zásadný vplyv vznikanie a vylepšovania ostatných technológii a služieb v počítačovom svete. Vývoj začal prvou generáciou počítačov a pokračuje dodnes štvrtou generáciou mikroprocesorov. Postupom času vznikol nový pojem klaster. Rovnako, ako sa prepojenie počítačov a komunikácia medzi nimi neskončila len v používaní terminálov a malých lokálnych sietí ale vyvinula sa celosvetová počítačová sieť internet, tak nastala „evolúcia“ aj vo využívaní počítačových zdrojov, ktoré máme k dispozícii. Potreba zvýšenia efektívnosti využívania týchto zdrojov je v dôsledku optimalizácie nákladov, zlepšenia služieb alebo dosiahnutia vysokého výpočtového výkonu. Okrem vývoja architektúry počítačov, počítačových sietí, operačných systémov bola dôležitá aj virtualizácia a vývoj softvéru.

        K prvým "vysoko výkonným" klastrom môžeme prirovnať veľké sálové počítače dostupné pre organizácie a podniky v 50. rokoch dvadsiateho storočia. Počítače boli zoskupené do veľkých rozmerov v jednej alebo viacerých miestnostiach, ktoré sa dajú nazvať prvými serverovňami. Hlavné využitie bolo pre štatistické účely, finančné operácie ale aj na spracovanie veľkého objemu dát. Náklady na kúpu a správu sálových počítačov v tomto období boli značné a organizácie nemohli zabezpečiť toto riešenie pre každého používateľa, ktorý vyžadoval dostatočne vysoký výkon. Riešením bolo používanie terminálov s minimálnym výkonom, ktoré umožnilo pomocou príkazov prístup skupine viacerých používateľov, ktorí tak mohli využívať rovnaké spoločné dátové úložisku a výkon.

       Významným prínosom použitia počítačových zdrojov, či už vo forme lokálnych klastrov, grid computingu alebo cloud computingu, je tiež využitie na vedecké účely, kde sa vyžaduje vysoký výpočtový výkon. Výsledkom sú zložité chemické, biologické, matematické a iné simulácie. Najčastejšie môžu ľudia využiť tieto výhody z vedeckých účelov napr. aj vo forme predpovede počasia, na ktorej majú spomenuté technológie podstatný podiel.


    Vysoko výkonné počítanie na UMB

       Spúšťanie úloh pre vysoko výkonné počítanie prebieha na klastri FPV, ktorý pozostáva z celkových 49 fyzických serverov. Tieto fyzické servery majú dokopy 560 jadier s podporou technológie spoločnosti Intel pre multiprocesorové operácie - Hyper Threading. Zároveň klaster FPV obsahuje 8 grafických akcelerátorov nVidia Tesla.


    Klaster na FPV UMB

    Počítačový klaster FPV UMB


     Univerzita Mateja Bela je zapojená v národnom projekte štrukturálnych fondov Slovenská infraštruktúra pre vysokovýkonné počítanie (SIVVP), ktorého cieľom je vytvorenie slovenskej gridovej a superpočítačovej infraštruktúry, v rámci ktorej boli vybudované špecializované strediská disponujúce modernou vysokovýkonnou výpočtovou technikou, superpočítačmi a vysokokapacitnými úložiskami dát vo vybraných pracoviskách univerzít a SAV. Správu klastra zabezpečuje Centrum pre vysokovýkonné počítanie (High Performance Computig Center - HPCC UMB), ktoré vzniklo pre tento účel 1. 6. 2012. Hlavným cieľom tohto pracoviska je poskytovať služby vedcom, ktorí vo svojich výskumoch potrebujú realizovať výpočty na infraštruktúre SIVVP. Klaster na UMB zapojený aj do európskej gridovej infraštruktúry (EGI), čo ponúka používateľom ďalšie možnosti a prístup k ďalším zdrojom.

►2. Hardvérový opis