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.

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.

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:

– 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».

– 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.

По вопросам использования кластера обращайтесь:

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

• Уваров Андрей Александрович, +375 29 509 15 16, uvarov.andrey@gmail.com
• Перцев Дмитрий Юрьевич, +375 29 127 35 76, DmitryPertsev@gmail.com

Источник справочной информации