Вычислительный кластер БГУИР

В начале 2013 года в нашем университете появился свой вычислительный кластер. Он установлен на кафедре ЭВМ в лаборатории параллельных вычислений, открытой совместно с компанией EPAM Systems (ауд. 508-5).


Кластер (в нашем случае) – это разновидность вычислительных систем, которые строятся на основе одинаковых узлов, связанных высокоскоростной сетью. Таким образом, с точки зрения пользователя кластер является единым аппаратным ресурсом.


Часто вычислительной мощности кластера достаточно, чтобы рассматривать его как суперкомпьютер, то есть компьютер, который по производительности значительно превосходит средний уровень персональных компьютеров и рабочих станций. Так, почти все современные суперкомпьютеры являются кластерами. Но не каждый кластер является суперкопьютером.


Информацией о кластере БГУИРа с нами любезно поделился преподаватель кафедры ЭВМ Дмитрий Юрьевич Перцев.


Вычислительный кластер БГУИРВычислительный кластер БГУИР

На фото: вычислительный кластер БГУИР. Кластер построен на блейд-архитектуре. Для питания кластера используется электрическая сеть с напряжением 380 В.


– Каковы технические характеристики кластера?


– Наш кластер состоит из одного управляющего узла и семи вычислительных узлов. Основная вычислительная работа производится на GPU с использованием технологии NVIDIA® CUDA®. Установлена операционная система на ядре Linux.

Для поддержания бесперебойной работы кластера используется ИБП Smart UPS RT 10.000 с номинальной мощностью 8.000 Вт.


Кластер состоит из одного управляющего узла и семи вычислительных 
узловДля поддержания бесперебойной работы кластера используется мощный 
ИБП

На фото слева: вычислительные узлы кластера. Во время фотосессии работал только управляющий узел, а все вычислительные узлы были переведены в режим ожидания. Однако шум от вентиляторов был довольно громким. Если же кластер работает в режиме полной загрузки, шум в помещении такой, что приходится кричать стоящему в полуметре от тебя человеку, чтобы он тебя услышал.


Подробные технические характеристики кластера представлены в таблице ниже:


Управляющий узелКаждый вычислительный узел
Blade: GPU SuperBlade SBI-7127RGBlade: GPU SuperBlade SBI-7127RG
2 х CPU Intel Xeon E56062 х CPU Intel Xeon E5-2650
24 Gb RAM32 Gb RAM
2x SSD 80Gb, 4x HDD 300Gb2x Tesla M2075 6 Gb RAM
InfiniBand 4x QDR (40Gbps)InfiniBand 4x QDR (40Gbps)
Network 2x Gigabit EthernetNetwork 2x Gigabit Ethernet

– Какие задачи планируется решать с помощью нашего кластера?


– Вообще говоря, на кластере можно решать те же задачи, что и на привычных для нас персональных компьютерах. Практически любую задачу с десктопа можно перенести на кластер. Однако стоит сделать пару уточнений:

  1. Если задача быстро решается на десктопе, нет практического смысла в её переносе на кластер;
  2. Если задача написана «непараллельно» (для вычислений используется одно вычислительное ядро), прирост производительности от переноса на кластер будет незначительным.

Таким образом, есть смысл переносить задачи, которые в общем случае требуют существенного времени для вычислений на десктопе. Например, задачи математического моделирования, обработки больших объемов данных

На кафедре ЭВМ ведется научно-исследовательская работа по направлению «Цифровая обработка сигналов и изображений». Требуется обрабатывать аудио- и видеопотоки в режиме реального времени. С такой задачей наш кластер успешно справится.

На кафедре РЛС в рамках научно-исследовательской работы необходимо производить расчеты микроволнового излучения – ещё одна потенциальная задача для нашего кластера.


– Будет ли кластер использоваться в учебном процессе?


– Планируется использование кластера студентами специальности «Вычислительные машины, системы и сети» в рамках изучения дисциплины «Архитектура вычислительных машин и систем».


Сетевые коммуникации кафедры ЭВМСетевые коммуникации кафедры ЭВМ


– Кто может использовать кластер?


– Сотрудники научно-исследовательских групп университета, преподаватели кафедр, студенты, аспиранты и магистранты могут получить доступ к кластеру. Доступ предоставляется из внутренней сети университета. Для каждого участника создается отдельный пользователь. Необходимо авторизоваться на сервере, а дальше работа ведется как с обычной удаленной машиной.

Для получения доступа необходимо связаться с А.А. Уваровым либо с Д.Ю. Перцевым (информация для связи размещена в конце статьи - прим. автора).


– Как написать программу, которая будет работать на кластере?


В общем случае можно запустить любую программу на одном из узлов кластера, и она будет работать. Вопрос лишь в том, насколько эффективно будут использоваться имеющиеся ресурсы.

В нашем случае акцент был сделан на использование ресурсов GPU для вычислений (в частности – на технологию NVIDIA CUDA). Для того чтобы попробовать написать программу с использованием NVIDIA CUDA, любой желающий может скачать пакет разработчика NVIDIA CUDA Toolkit с официального сайта NVIDIA и установить более или менее современную видеокарту от этой компании в свой домашний компьютер. Кроме того, на домашнем компьютере можно отладить программу, оптимизировать её производительность, а затем просто перенести программу на наш кластер и без дополнительных манипуляций запустить её на кластере. Процесс переноса в этом случае очень прост.


– Есть ли в Беларуси другие суперкомпьютеры?


– Свой суперкомпьютер есть в БГУ. Также есть знаменитый белорусский суперкомпьютер «Скиф», расположенный в Объединенном институте проблем информатики Национальной академии наук Беларуси.


Сравнительная характеристика двух перечисленных суперкомпьютеров и нашего кластера представлена в таблице ниже.


 БГУИРК1000/2СКИФ GPU
Узлов714434
Процессоров1428868
Ядер CPU112576272
Частота ядра CPU, GHz2,42,22,93
Производительность на ядро CPU, GFLOPS19,24,411,7
Производительность на CPU, GFLOPS1548,847
Производительность всех CPU, GFLOPS215025343188
Количество GPU14Н/Д34
Пиковая производительность GPU, GFLOPS515Н/Д149
Пиковая производительность всех GPU, GFLOPS7210Н/Д5067
Суммарная пиковая производительность, GFLOPS936025348255



По вопросам использования кластера обращайтесь:


Минск, ул. Платонова 39, аудитория 505, 5 корпус БГУИР, тел. +375 17 293-80-39


Источник справочной информации