Beowulf HOWTO: Wstęp Następna strona Poprzednia strona Spis treści 2. Wstęp Jako że wydajność sprzętu komputerowego i sieciowego wciąż rośnie, a jego ceny spadają, bardziej praktyczne niż kupowanie bardzo kosztownego superkomputera staje się budowanie równoległych systemów obliczeniowych ze składników dostępnych w każdym sklepie. W rzeczywistości wskaźnik wydajności do ceny maszyny typu Beowulf jest od trzech do dziesięciu razy wyższy niż tradycyjnych superkomputerów. Architektura Beowulf jest łatwo skalowalna, łatwa w budowie i płaci się jedynie za sprzęt, jako że większość oprogramowania jest darmowa. 2.1 Kto powinien czytać ten dokument? To HOWTO jest zaprojektowane dla osoby mającej przynajmniej podstawowe doświadczenie z systemem operacyjnym Linux. Znajomość technologii Beowulf czy rozumienie bardziej złożonych koncepcji związanych z systemami operacyjnymi i sieciami nie jest konieczne, ale podstawowa wiedza o przetwarzaniu równoległym będzie przydatna (w końcu musisz mieć jakiś powód, czytając ten dokument). To HOWTO nie odpowie na wszystkie możliwe pytania na temat Beowulf'a, ale być może da ci pomysły i poprowadzi we właściwym kierunku. Celem tego dokumentu jest udzielenie podstawowych informacji, oraz odnośników do bardziej zaawansowanych dokumentów. 2.2 Czym jest Beowulf? Famed was this Beowulf: far flew the boast of him, son of Scyld, in the Scandian lands. So becomes it a youth to quit him well with his father's friends, by fee and gift, that to aid him, aged, in after days, come warriors willing, should war draw nigh, liegemen loyal: by lauded deeds shall an earl have honor in every clan. Beowulf to najstarszy zachowany poemat epicki w języku angielskim. Jest to opowieść o bohaterze dysponującym wielką siłą i odwagą, który pokonał potwora zwanego Grendel. Patrz do działu Historia aby dowiedzieć się więcej o walecznym Beowulf'ie. Prawdopodobnie istnieje co najmniej tyle definicji Beowulf'a, ile ludzi którzy budowali lub korzystali z architektury superkomputera Beowulf. Niektórzy twierdzą że system może zostać nazwany Beowulf tylko jeśli został zbudowany tak samo, jak oryginalna maszyna NASA. Inni zmierzają do drugiej skranności, nazywając imieniem Beowulf każdy system stacji roboczych wykonujących kod równoległy. Moja definicja Beowulf'a mieści się mniej więcej pośrodku, i jest oparta na wielu opiniach z listy dyskusyjnej Beowulf'a: Beowulf to wielo-komputerowa architektura która może zostać użyta do obliczeń równoległych. Jest to system, który na ogól składa się z jednego węzłą-serwera i jednego lub więcej węzła-klienta połączonego przez Ethernet lub jakąś inną sieć. Jest to system zbudowany w oparciu o powszechnie dostępne komponenty sprzętowe, jak każdy PC zdolny do uruchomienia Linuxa, standardowe karty Ethernet i switch'e. Nie zawiera żadnych unikalnych komponentów sprzętowych i jest łatwy w tworzeniu. Beowulf korzysta również ze zwykłego oprogramowania, jak system operacyjny Linux, Parallel Virtual Machine (PVM) oraz Message Passing Interface (MPI). Węzeł-serwer kontroluje cały klaster i udostępnia pliki klientom. Pełni on także funkcję konsoli klastra i jest jego bramą do zewnętrznego świata. Duże maszyny Beowulf mogą posiadać więcej niż jeden węzeł-serwer, oraz inne węzły stworzone dla specyficznych zadań, na przykład konsole lub stacje monitorujące. W większości przypadków węzły-klienci w systemie Beowulf są głupie, im głupsze tym lepiej. Węzły są konfigurowane i kontrolowane przez węzeł-serwer, i robią tylko to, co kazano im robić. W konfiguracji bezdyskowej klienci nie znają nawet swojego adresu IP lub nazwy, dopóki serwer im ich nie poda. Jedną z podstawowych różnic pomiędzy Beowulf'em a architekturą Cluster of Workstations (COW) jest to, że Beowulf zachowuje się bardziej jak jedna maszyna, niż wiele stacji roboczych. W większości przypadków węzły-klienci nie posiadają klawiatur czy monitorów, a dostęp do nich jest możliwy jedynie przez odległe logowanie bądz opcjonalny terminal szeregowy. Wezły Beowulf można sobie wyobrazić jako pakiej CPU + pamięć, który może zostać podłączony do klastra, tak jak CPU czy moduł pamięci może zostać dołączony do płyty głównej. Beowulf to nie żaden specjalny pakiet oprogramowania, nowa topologia sieci czy nowa nakładka na jądro. Beowulf to technologia łączenia komputerów Linux aby utworzyć równoległy, wirtualny superkomputer. Chociaż istnieje wiele pakietów oprogramowania, takich jak modyfikacje jądra, biblioteki PVM i MPI, narzędzia konfiguracyjne, które przyspieszają architekturę Beowulf, ułatwiają konfigurację i zwiększają użyteczność, jednak możliwe jest zbudowanie maszyny Beowulf wykorzystując standardową dystrybucję Linux, bez żadnego dodatkowego oprogramowania. Jeśli masz przynajmniej dwa usieciowione komputery Linux które dzielą przynajmniej katalog /home poprzez NFS, i ufają sobie nawzajem na tyle, aby uruchomić odległą powłokę (rsh), możesz się upierać że dysponujesz prostą, dwu-węzłową maszyną Beowulf. 2.3 Klasyfikacja Systemy Beowulf za konstruowane z różnorodnych części. W celu zwiększenia możliowści obliczeniowych czasami korzysta cię z pewnych niedostępnych powszechnie komponentów (tzn. produkowanych przez pojedynczego producenta). W celu odróżnienia osiągów różnych typów systemów, i ułatwienia dyskusji na ich temat, proponujemy następującą klasyfikację: BEOWULF KLASY I: Maszyna tej klasy jest zbudowana wyłącznie z powszechnie dostępnych komponentów. W celu sprawdzenia powszechności elementów przeprowadzmy test przy użyciu "Computer Shopper" (calowej grubości miesięcznika/katalogu systemów PC i komponentów). Test ten wygląda następująco: Beowulf KLASY I to maszyna, która może zostać skonstruowana z części znalezionych przynajmiej w 3 krajowych/ogólnoświatowych katalogach reklamowych. Zalety systemów KLASY I to: sprzęt dostępny z wielu źródel (niskie ceny, łatwa konserwacja) niezależnośc od konkretnego producenta wsparcie standardowych sterowników Linux najczęściej oparte o standardy (SCSI, Ethernet itp.) Wady systemów KLASY I to: najlepsza wydajność może wymagać sprzętu KLASY II BEOWULF KLASY II Beowulf KLASY II to po prostu każda maszyna która nie przejdzie testu z użyciem "Computer Shopper". To nie jest coś złego, jest to jedynie klasyfikacja maszyny. Zalety systemów KLASY II to: całkiem dobra wydajność! Wady systemów KLASY II to: problemy ze sterownikami zależność od konkretnego producenta może być droższy niż system klasy I Żadna KLASA nie jest lepsza niż inna. Wszystko zależy wyłącznie do potrzeb i możliwości finansowych. Ta klasyfikacja została utworzona jedynie w celu ułatwienia i większej zwięzłości dyskusji na temat systemów Beowulf. Dział "Projektowanie systemu" może pomóc ustalić, który typ systemu pardziej pasuje do twoich potrzeb. Następna strona Poprzednia strona Spis treści