Cálculo paralelo basado en cluster
Instituto de Química-Física Rocasolano del CSIC
Gracias al desarrollo de un sistema de cálculo en paralelo mediante clusters, el Instituto de Química-Física Rocasolano del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha conseguido mejorar y aumentar exponencialmente la potencia de procesamiento de su infraestructura tecnológica.
La realización de gran parte del trabajo de investigación científica en el campo de las Ciencias Puras implica un elevado volumen de cálculos matemáticos. En el caso del Instituto de Química-Física Rocasolano del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), la utilización de diversas aplicaciones de cálculo numérico suponían una inmensa carga de trabajo sobre los equipos informáticos durante muchas horas e incluso días.
Hace algunos meses los investigadores, conocedores de las nuevas posibilidades abiertas por las tecnologías de clustering, se dieron cuenta de que gran parte de las aplicaciones utilizadas era susceptible de ser realizada en paralelo y ejecutada en varios servidores con dos o más procesadores de forma simultánea. Así fue como el organismo decidió emprender un proyecto de este tipo, confiando a la empresa Sistemas Informáticos Europeos (SIE) el suministro de la infraestructura necesaria. También participó SMC Networks como proveedor de los productos de conmutación necesarios para soportar el nuevo entorno de trabajo.
Altas prestaciones
Los equipos cluster elegidos para este proyecto se componen de un conjunto de maquinas en rack capaces de hacer cálculos de forma paralela, como si se tratara de un solo ordenador de gran potencia. Para conseguir el adecuado desempeño de esta función se consideró imprescindible contar además con un conmutador de comunicación doble, compuesto por una vía para datos y otra para la “paralelización” de los cálculos matemáticos, y con soporte de Ethernet a 100 y 1000 Mbps y capacidad de agregación de puertos (trunking). En cuanto al software de la plataforma, los responsables del proyecto decidieron utilizar como entorno de desarrollo el sistema abierto Linux, reduciendo así significativamente el coste de las licencias.
Concretamente, la infraestructura hardware incorporada consiste en un servidor y nodo de cálculo Xeon-4 3060, quince nodos de cálculo Xeon-4 3060, un conmutador Myrinet de 16 puertos de la firma Myricom, especializada en soluciones de conmutación específicas para la interconexión de servidores en cluster, un conmutador SMC con 24 puertos 10/100/200 gestionable SMC 6724L2 y un módulo Gigabit SMC 6725L2GT. La instalación se completó con un sistema de alimentación ininterrumpida inteligente, dos armarios Rack Server y un conmutador ACS-1216L.
Quince nodos en red
El servidor y los quince nodos de cálculo que permiten el acceso de los usuarios al sistema de procesamiento son plataformas de dos procesadores Xeon-4 3,06 GHz ampliables a futuras versiones, una placa base con controlador Ultra Wide SCSI 320 Mbps, memoria DDR/ECC Registrada de 6 GB ampliable a 12 GB, 2 discos duros Ultra Wide SCSI 320 de 73,4 GB en Raid y una tarjeta Gigabit IntelIO/l00/l000 (Full Duplex) Chipset Intel 82559 de alto rendimiento, que permite la comunicación LAN entre equipos a través del módulo Gigabit del conmutador, eliminando potenciales cuellos de botella.
La totalidad de los nodos de cálculo son equipos sin monitor ni teclado que se conectan con el servidor a través de la red SAN Myrinet, que soporta los mensajes para cálculos paralelos, y una LAN Ethernet 100 Mbps, sobre la que descansa la compartición de discos y sistema operativo. Cada uno de ellos dispone de dos procesadores Xeon-4 2 3,06 GHz.
Una mayor eficiencia
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A la hora de valorar los resultados de su proyecto para la creación de una arquitectura de procesamiento paralelo basada en clusters de servidores, los responsables de recursos TIC del Instituto de Química-Física Rocasolano del CSIC aseguran: “la experiencia de trabajo conjunto con las empresas SIE y SMC Networks ha sido beneficiosa, por haber permitido dar una respuesta más acorde a los requerimientos del centro, tanto desde el punto de vista tecnológico como de los costes que hubiera significado elegir otra alternativa de procesamiento”.
Octavio Roncero, como portavoz del Instituto de Química-Física Rocasolano en este proyecto, subraya que, gracias a la nueva solución de clustering, ahora es posible la realización más efectiva de tareas como cálculos matemáticos teóricos, simulación de modelado de moléculas, cálculos matriciales de n variables para predicciones, estudios astrofísicos, estudios del estado de la materia sólida, simulaciones de condiciones físicas sobre objetos o renderizados en tiempo real con soluciones tipo Lightwave, entre otras.
La realización de gran parte del trabajo de investigación científica en el campo de las Ciencias Puras implica un elevado volumen de cálculos matemáticos. En el caso del Instituto de Química-Física Rocasolano del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), la utilización de diversas aplicaciones de cálculo numérico suponían una inmensa carga de trabajo sobre los equipos informáticos durante muchas horas e incluso días.
Hace algunos meses los investigadores, conocedores de las nuevas posibilidades abiertas por las tecnologías de clustering, se dieron cuenta de que gran parte de las aplicaciones utilizadas era susceptible de ser realizada en paralelo y ejecutada en varios servidores con dos o más procesadores de forma simultánea. Así fue como el organismo decidió emprender un proyecto de este tipo, confiando a la empresa Sistemas Informáticos Europeos (SIE) el suministro de la infraestructura necesaria. También participó SMC Networks como proveedor de los productos de conmutación necesarios para soportar el nuevo entorno de trabajo.
Altas prestaciones
Los equipos cluster elegidos para este proyecto se componen de un conjunto de maquinas en rack capaces de hacer cálculos de forma paralela, como si se tratara de un solo ordenador de gran potencia. Para conseguir el adecuado desempeño de esta función se consideró imprescindible contar además con un conmutador de comunicación doble, compuesto por una vía para datos y otra para la “paralelización” de los cálculos matemáticos, y con soporte de Ethernet a 100 y 1000 Mbps y capacidad de agregación de puertos (trunking). En cuanto al software de la plataforma, los responsables del proyecto decidieron utilizar como entorno de desarrollo el sistema abierto Linux, reduciendo así significativamente el coste de las licencias.
Concretamente, la infraestructura hardware incorporada consiste en un servidor y nodo de cálculo Xeon-4 3060, quince nodos de cálculo Xeon-4 3060, un conmutador Myrinet de 16 puertos de la firma Myricom, especializada en soluciones de conmutación específicas para la interconexión de servidores en cluster, un conmutador SMC con 24 puertos 10/100/200 gestionable SMC 6724L2 y un módulo Gigabit SMC 6725L2GT. La instalación se completó con un sistema de alimentación ininterrumpida inteligente, dos armarios Rack Server y un conmutador ACS-1216L.
Quince nodos en red
El servidor y los quince nodos de cálculo que permiten el acceso de los usuarios al sistema de procesamiento son plataformas de dos procesadores Xeon-4 3,06 GHz ampliables a futuras versiones, una placa base con controlador Ultra Wide SCSI 320 Mbps, memoria DDR/ECC Registrada de 6 GB ampliable a 12 GB, 2 discos duros Ultra Wide SCSI 320 de 73,4 GB en Raid y una tarjeta Gigabit IntelIO/l00/l000 (Full Duplex) Chipset Intel 82559 de alto rendimiento, que permite la comunicación LAN entre equipos a través del módulo Gigabit del conmutador, eliminando potenciales cuellos de botella.
La totalidad de los nodos de cálculo son equipos sin monitor ni teclado que se conectan con el servidor a través de la red SAN Myrinet, que soporta los mensajes para cálculos paralelos, y una LAN Ethernet 100 Mbps, sobre la que descansa la compartición de discos y sistema operativo. Cada uno de ellos dispone de dos procesadores Xeon-4 2 3,06 GHz.
Una mayor eficiencia
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A la hora de valorar los resultados de su proyecto para la creación de una arquitectura de procesamiento paralelo basada en clusters de servidores, los responsables de recursos TIC del Instituto de Química-Física Rocasolano del CSIC aseguran: “la experiencia de trabajo conjunto con las empresas SIE y SMC Networks ha sido beneficiosa, por haber permitido dar una respuesta más acorde a los requerimientos del centro, tanto desde el punto de vista tecnológico como de los costes que hubiera significado elegir otra alternativa de procesamiento”.
Octavio Roncero, como portavoz del Instituto de Química-Física Rocasolano en este proyecto, subraya que, gracias a la nueva solución de clustering, ahora es posible la realización más efectiva de tareas como cálculos matemáticos teóricos, simulación de modelado de moléculas, cálculos matriciales de n variables para predicciones, estudios astrofísicos, estudios del estado de la materia sólida, simulaciones de condiciones físicas sobre objetos o renderizados en tiempo real con soluciones tipo Lightwave, entre otras.
