Усовершенствование высокоэффективного вычислительного кластера

Администрированием и настройкой вычислительного кластера занимается студент четвертого курса факультета кибернетики ИрГТУ Роман Костромин. Работа ведется на базе Института систем энергетики им. Л.А. Мелентьева (ИСЭМ) СО РАН под руководством сотрудника отдела теплосиловых систем Алексея Максимова. Как поясняет молодой кибернетик, вычислительный кластер представляет собой группу компьютеров, объединенных высокоскоростными каналами связи. Кластер производительностью в сотни миллиардов операций в секунду предназначен для решения распределенных задач в параллельном режиме.

<Современные инженерно-технические задачи все чаще требуют значительных вычислительных ресурсов для решения нескольких взаимосвязанных вопросов. Такие задачи существенно увеличивают вычислительную сложность и требуют использования высокопроизводительной техники, - говорит Р. Костромин. – В течение полутора лет в ИСЭМ я занимаюсь отладкой и обслуживанием вычислительного кластера, который в данном случае используется для работы программно-вычислительного комплекса «Система машинного построения программ>. Для проектирования и работы теплоэнергетических установок специалисты рассчитывают огромное количество параметров (топливо, расход, КПД и др.). Реальный расчет одного параметра занимает на обычном компьютере 30-40 минут. Когда мы запускаем свой кластер, комплекс расчетов производится в несколько раз быстрее».

Р. Костромин подбирал программное обеспечение и адаптировал его под решение конкретных задач. Для данного кластера применяется операционная система, которая максимально эффективно использует ресурсы оборудования Gentoo Linux. Система очереди задач и автоматического распределения ресурсов вычислительного кластера Torque оптимально распределяет нагрузки между узлами. Она позволяет автоматически распределять вычислительные ресурсы между задачами, управлять порядком их запуска, временем работы, получать информацию о состоянии очередей.

«Для автоматизации процесса установки операционной системы Gentoo Linux мы разработали специальные скрипты, которые позволяют разворачивать систему на вычислительном узле при минимальном вмешательстве системного администратора. Скрипты могут запускаться с любого внешнего носителя и позволяют автоматизировать процессы установки, настройки и компиляции программного обеспечения», – отмечает Р. Костромин.

Он сообщил, что в настоящее время рассматривается вариант упрощенного удаленного доступа к вычислительному кластеру обычным сотрудникам. Таким образом, пользователь, установив на своем компьютере пакет определенных программ, сможет воспользоваться возможностями кластера и произвести необходимые вычисления.

По словам Р. Костромина, идеи по усовершенствованию процесса расчетов появились в ходе обучения в международной Летней суперкомпьютерной академии, которую в июле проводил МГУ им. М. В. Ломоносова. За две недели Р. Костромин познакомился с проблемами суперкомпьютерных технологий и высокопроизводительных вычислений, а также с перспективами развития суперкомпьютерной техники. Кроме того, он углубленно изучил отдельные аспекты: программирование графических и многоядерных процессоров, суперкомпьютерное моделирование, работа на FPGA-суперкомпьютерах, применение пакетов OpenMP, MPI и др.

«В настоящее время разработанные нами гибкие средства создания конфигурации вычислительного кластера позволяют технологично и эффективно решать различные ресурсоемкие задачи ИСЭМ. При ограниченности допустимых вычислительных ресурсов можно отлаживать технологические цепочки параллельного программирования для дальнейшего использования на доступных, более мощных кластерах», – добавил студент.

Ссылка на оригинал статьи