ابر رایانه هایی که به میز کاری خانگی رسیده اند

ابر رایانه هایی مطرح زیادی در سطح جهانی در حال فعالیت بوده و به انجام محاسبات پیچیده علمی و شبیه سازی های هسته ای مشغولند. شما نیز می‌توانید یک ابر کامپیوتر خانگی برای خود و در کنار میز کار خود داشته باشید. وجود این دستگاه ها، برای محققانی که به شبیه سازی های مولکولی نیاز داشته یا برنامه نویسانی که در زمینه یادگیری ماشین و پروژه های هوش مصنوعی فعالیت دارند یا حتی گیمرهای حرفه ای لازم و ایده آل به نظر می رسد.

در ادامه با مراحل آماده سازی یک ابر رایانه خانگی بیشتر آشنا خواهید شد.

مراحل آماده سازی یک ابر کامپیوتر خانگی

برای داشتن بهترین و کارآمدترین ابر کامپیوتر خانگی وجود یک کارشناس یا شبکه ساز با تجربه بسیار کمک کننده خواهد بود. با مشورت خواستن از حرفه ای ها  به کار خود سرعت و کیفیت می بخشید. با وجود این افراد به افزایش کارایی و عملکرد منابع خود بهبود می بخشید.

از نظر فنی، یک ابرکامپیوتر مدرن و چند پردازنده ای شبکه ای از کامپیوترهایی است که به طور موازی با هم کار می کنند تا یک مشکل را حل کنند. این مقاله به طور خلاصه هر مرحله از فرآیند را با تمرکز بر سخت افزار و نرم افزار شرح می دهد.

۱- ابتدا اجزای سخت افزاری و منابع مورد نیاز را مشخص کنید. شما به یک گره سر، حداقل دوجین گره محاسباتی یکسان، یک سوئیچ اترنت، یک واحد توزیع برق و یک رک نیاز دارید. تقاضای الکتریکی، سرمایش و فضای مورد نیاز را تعیین کنید. همچنین مشخص کنید که چه آدرس IP را برای شبکه های خصوصی خود می خواهید، گره ها را چگونه نام گذاری کنید، چه بسته های نرم افزاری را نصب می‌کنید و با چه فناوری می خواهید قابلیت های محاسباتی موازی را ارائه دهید (در ادامه در این مورد بیشتر توضیح خواهیم داد).
اگرچه سخت‌افزار گران است، همه نرم‌افزارهای فهرست‌شده در این دستورالعمل رایگان هستند و بیشتر آنها منبع باز هستند.
اگر می خواهید ببینید که از نظر تئوری ابررایانه شما چقدر سریع است، از این ابزار استفاده کنید: http://hpl-calculator.sourceforge.net/

۲- گره های محاسباتی را بسازید. شما باید گره های محاسباتی را جمع آوری کنید یا سرورهای پیش ساخته را خریداری کنید.
شاسی سرور رایانه ای را انتخاب کنید که فضا، خنک کننده و بهره وری انرژی را به حداکثر برساند.
یا می توانید از ده ها سرور قدیمی و قدیمی استفاده شده استفاده کنید - که کل آنها از مجموع قطعات آنها بیشتر است و در عین حال باعث صرفه جویی قابل توجهی در پول نقد شما می شود. همه پردازنده ها، آداپتورهای شبکه و مادربردها باید یکسان باشند تا کل سیستم به خوبی با هم بازی کنند. البته حافظه رم و فضای ذخیره سازی برای هر نود و حداقل یک درایو نوری برای گره سر را فراموش نکنید.

۳- سرورها را در رک نصب کنید. از پایین شروع کنید تا قفسه سنگین نباشد. شما به یک دوست نیاز دارید تا در این مورد به شما کمک کند - سرورهای متراکم می توانند بسیار سنگین باشند و هدایت آنها به داخل ریل هایی که آنها را در رک نگه می دارد دشوار است.

۴- سوئیچ اترنت را بالای شاسی سرور نصب کنید. از این لحظه برای پیکربندی سوئیچ استفاده کنید: اندازه فریم های بزرگ 9000 بایت را در نظر بگیرید، آدرس IP را روی آدرس ثابتی که در مرحله 1 تصمیم گرفتید تنظیم کنید و پروتکل های مسیریابی غیر ضروری مانند SMTP Snooping را خاموش کنید.

۵- PDU (واحد توزیع برق یا Power Distribution Unit) را نصب کنید. بسته به میزان جریانی که گره های شما ممکن است در حداکثر بار نیاز داشته باشند، ممکن است برای محاسبات با عملکرد بالا به 220 ولت نیاز داشته باشید.

۶- با نصب همه چیز، می توانید فرآیند پیکربندی را شروع کنید. لینوکس سیستم عامل واقعی برای خوشه های HPC است – نه تنها محیط ایده آلی برای محاسبات علمی است، بلکه نصب آن بر روی صدها یا حتی هزاران گره هزینه ای ندارد. تصور کنید نصب ویندوز روی تمام آن نودها چقدر هزینه دارد!
با نصب آخرین نسخه بایوس مادربرد و سیستم عامل شروع کنید، که باید در همه گره ها یکسان باشد.
توزیع لینوکس دلخواه خود را روی هر گره با یک رابط گرافیکی برای گره اصلی نصب کنید. گزینه های محبوب عبارتند از CentOS، OpenSuse، Scientific Linux، RedHat و SLES.
این نویسنده استفاده از توزیع خوشه سنگ را به شدت توصیه می کند. علاوه بر نصب تمام ابزارهای لازم برای عملکرد یک خوشه محاسباتی، Rocks از یک روش عالی برای «توزیع» بسیاری از نمونه‌های خود در گره‌ها با استفاده از راه‌اندازی PXE و رویه «Kick Start» ردهت استفاده می‌کند.

۷- با نصب همه چیز، می توانید فرآیند پیکربندی را شروع کنید. لینوکس سیستم عامل واقعی برای خوشه های HPC است – نه تنها محیط ایده آلی برای محاسبات علمی است، بلکه نصب آن بر روی صدها یا حتی هزاران گره هزینه ای ندارد. تصور کنید نصب ویندوز روی تمام آن نودها چقدر هزینه دارد!
با نصب آخرین نسخه بایوس مادربرد و سیستم عامل شروع کنید، که باید در همه گره ها یکسان باشد.
توزیع لینوکس دلخواه خود را روی هر گره با یک رابط گرافیکی برای گره اصلی نصب کنید. گزینه های محبوب عبارتند از CentOS، OpenSuse، Scientific Linux، RedHat و SLES.
این نویسنده استفاده از توزیع خوشه سنگ را به شدت توصیه می کند. علاوه بر نصب تمام ابزارهای لازم برای عملکرد یک خوشه محاسباتی، Rocks از یک روش عالی برای «توزیع» بسیاری از نمونه‌های خود در گره‌ها با استفاده از راه‌اندازی PXE و رویه «Kick Start» ردهت استفاده می‌کند.

۸- گره های محاسباتی را با هم شبکه کنید. Head Node وظایف محاسباتی را به گره های محاسباتی می فرستد، که به نوبه خود باید نتیجه را ارسال کند و همچنین پیام هایی را برای یکدیگر ارسال کند. هر چه سریعتر بهتر.
از یک شبکه اترنت خصوصی برای اتصال تمام گره های خوشه استفاده کنید.
هد نود همچنین می تواند به عنوان سرور NFS، PXE، DHCP، TFTP و NTP روی شبکه اترنت عمل کند.
شما باید این شبکه را از شبکه های عمومی جدا کنید، که تضمین می کند که بسته های پخش با شبکه های دیگر در LAN شما تداخل نداشته باشند.

۹- خوشه را تست کنید. آخرین کاری که ممکن است بخواهید قبل از آزاد کردن این همه قدرت محاسباتی برای کاربران خود انجام دهید، آزمایش عملکرد آن است. معیار HPL (High Performance Lynpack) یک انتخاب محبوب برای اندازه گیری سرعت محاسباتی خوشه است. شما باید آن را از منبع با تمام بهینه سازی های ممکن که کامپایلر شما برای معماری انتخابی شما ارائه می دهد، کامپایل کنید.
البته باید از منبع با تمامی گزینه های بهینه سازی ممکن برای پلتفرم خود کامپایل کنید. به عنوان مثال، اگر از CPU های AMD استفاده می کنید، با Open64 با سطح بهینه سازی سریع -0 کامپایل کنید.
نتایج خود را در TOP500.org مقایسه کنید تا خوشه خود را با سریعترین 500 ابر رایانه در جهان مقایسه کنید!