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高性能计算机集群系统

高性能计算机集群系统 —— SOS概况

    SOS(SIO Ocean general circulation Simulator,海洋二所海洋环流计算机)采用的是Linux高性能集群系统,即通常指的Beowulf集群。系统由32个计算节点,32个CPU,64G内存,2336G硬盘,两台交换机,千兆以太网和磁带机等构架组成。计算能力超过千亿次每秒的浮点运算。计算节点采用的是Poweredge 1850 Intel Xeon3.2GHz/1M处理器。节点间的网络连接采取以Myrinet交换机连接为主网络,另一台百兆交换机连接作后备网络的方案。


图 1 SOS网络结构图
    上图是 SOS 的网络结构图。包含一个主节点和 30个计算节点。外网的用户客户端通过登陆主节点访问集群内部网络的各计算子节点。


图 2 SOS组件视图

    上图是 SOS 应用的 Beowulf集群的组件视图。它揭示了Beowulf集群的组成部分。通常Beowulf集群由四个层次构成:
. 硬件:主要是指 PC服务器。
. 网络:指用于节点间通信的局域网和并行进程间通信的高速网 (Myrinet等高速网)。
. 软件:主要指 Linux操作系统和用于并行通信的并行编程库(如MPI和PVM)。
. 并行应用


图 3 Beowulf集群系统视图

    上图是 Beowulf集群的一般系统视图。无论是管理节点(Master Node)和计算节点都是PC或服务器。它们通过网络(以太网或Myrinet)相连接。所有的节点都运行Linux操作系统。运行在计算节点上的并行应用程序采用MPI进行完成并行进程间的通信。计算节点通过管理节点和外部LAN相连。整个集群系统都在一套集群管理工具监控之下。

    SOS 采用 Linux操作系统Redhat 9.0版本。使用OSCAR软件安装集群系统。并行通信软件使用 MPICH。编译工具采用MPICH中提供的C++、C、Fortran77语言编写的MPI源程序的编译和链接功能,另有PGI编译器提供的pgf77和pgf90。远程登陆工具使用SSH和VNC。

    OSCAR是构建、编制和使用 Linux 集群的一种最佳方法。它由全面集成且易于安装的软件套件组成,该软件套件专门针对高性能集群计算而设计,其中包括安装、构建、维护和使用一般尺寸Linux集群所需的一切,因此您无需下载或在集群中安装任何单独的软件包。它包括如下的元件:
. LUI:基于Linux 的无头安装应用程序 ;
. C3:集群节点管理程序 ;
. MPI/PVM:节点信息传送接口 ;
. PBS:负载管理程序 ;
. OpenSSH:安全通讯协议。

    MPICH含三层结构,最上层是MPI(Message-Passing Interface)的API,基本是点到点通信,和在点到点通信基础上构造的集群通信(Collective Communication);中间层是ADI层(Abstract Device Interface),其中device可以简单地理解为某一种底层通信库,ADI就是对各种不同的底层通信库的不同接口的统一标准;底层是具体的底层通信库。

    SSH英文全称是Secure SHell。通过使用SSH,可以把所有传输的数据进行加密,这样“中间人”攻击方式就不可能实现了,而且也能够防止DNS和IP欺骗。SSH一个额外的好处就是传输的数据是经过压缩的,所以可以加快传输的速度。SSH有很多功能,它既可以代替telnet,又可以为ftp、pop、甚至ppp提供一个安全的“通道”。

    VNC(vitual network computing)可用于windows环境中访问linux,即在windows桌面环境使用linux的X窗口系统。并行应用程序由申请人自行寻找和安装。

    SOS使用须知:
1、用户须配备海洋二所内部局域网;
2、用户须具备一定的Linux或Unix系统操作技能;
3、每个用户有固定的硬盘空间限额,用户须合理利用硬盘空间;
4、系统限制用户的登陆IP为所内部网络IP;
5、系统限制用户在同一时间只能打开3个登陆窗口;
6、管理员应协助用户安装调试所需的并行程序及相关软件。

 
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