Объединение компьютеров в кластер windows 10. Настольный кластер

(К слову, говоря, при этом есть возможность собрать недорогой и эффективный кластер из xbox 360 или PS3, процессоры там примерно как Power, и на миллион можно купить не одну приставку.)

Исходя из этого отметим интересные по цене варианты построения высокопроизводительной системы. Разумеется, она должна быть многопроцессорной. У Intel для таких задач используются процессоры Xeon, у AMD – Opteron.

Если много денег

Для того, чтобы восемь процессоров уместились в корпусе, их размещают не сразу на материнской плате, а на отдельных платах, которые втыкаются в материнскую плату. На фотографии показаны установленные в материнскую плату четыре платы с процессорами (по два на каждой). Это решение Supermicro. В решении HP на каждый процессор приходится своя плата. Стоимость решения HP составляет два-три миллиона, в зависимости от наполнения процессорами, памятью и прочим. Шасси от Supermicro стоит $10 000, что привлекательнее. Кроме того в Supermicro можно поставить четыре сопроцессорных платы расширения в порты PCI-Express x16 (кстати, еще останется место для Infiniband-адаптера чтобы собирать кластер из таких), а в HP только две. Таким образом, для создания суперкомпьютера восьмипроцессорная платформа от Supermicro привлекательнее. На следующем фото с выставки представлен суперкомпьютер в сборе с четырьмя GPU платами.

Что подешевле

Чтобы выбрать конкретную модель, я составил таблицу, в которой сосчитал для каждого процессора показатель цена/(число ядер*частота). Я отбросил из расчета процессоры частотой ниже 2 ГГц, и для Intel - с шиной ниже 6,4GT/s.

Таким, образом, мой выбор процессоров для суперкомпьютера – Opteron 6386 SE, Opteron 6344, Xeon E5-2687W и Xeon E5-2630.

Материнские платы

PICMG

Стоить такая система будет без GPU не меньше $5000.

Готовые платформы TYAN

«Обычные» серверные материнские платы

Для LGA2011

Supermicro X9DRG-QF - эта плата специально разработана для сборки высокопроизводительных систем.

Для Opteron

Усиление платформы платами расширения

Особенностью таких сопроцессоров является наличие на борту большого объема оперативной памяти, быстрые расчеты с двойной точностью и энергоэффективность.

Решение от Intel - Xeon Phi 5110P интересно тем, что все ядра в сопроцессоре выполнены на архитектуре x86 и не требуется особой оптимизации кода для запуска расчетов. Но мой фаворит среди сопроцессоров – относительно недорогая AMD HD 7970 GHz Edition. Теоретически эта видеокарта покажет максимальную производительность в расчете на стоимость.

Можно соединить в кластер

Использовать в качестве сетевого интерфейса для связи компьютеров обычный гигабитный Ethernet слишком медленно. Для этих целей чаще всего используют Infiniband. Хост адаптер Infiniband относительно сервера стоит недорого. Например, на международном аукционе Ebay такие адаптеры продают по цене от $40. Например, адаптер X4 DDR (20Gb/s) обойдется с доставкой до России примерно в $100.

При этом коммутационное оборудование для Infiniband стоит довольно дорого. Да и как уже было сказано выше, классическая звезда в качестве топологии вычислительной сети – не лучший выбор.

Однако хосты InfiniBand можно подключать друг к другу напрямую, без свича. Тогда довольно интересным становится, например, такой вариант: кластер из двух компьютеров, соединенных по infiniband. Такой суперкомпьютер вполне можно собрать дома.

Сколько нужно видеокарт

В Тяньхэ-1А – китайском суперкомпьютере на ксеонах отношение следующее. Два шестиядерных процессора к одной «видюшке» Nvidia M2050 (послабее, чем K20X).

Такое отношение мы и примем для наших сборок за оптимальное (ибо дешевле). То есть 12-16 ядер процессоров на один GPU. На таблице ниже жирным обозначены практически возможные варианты, подчеркиванием – наиболее удачные с моей точки зрения.

Итак, сколько стоит

Вариант 1 на материнской плате Supermicro H8QGL-6F

Вариант 2 на материнской плате TYAN S8232, кластерный

Сегодня бизнес-процессы многих компаний полностью завязаны на информационных
технологиях. С ростом такой зависимости организаций от работы вычислительных
сетей доступность сервисов в любое время и под любой нагрузкой играет большую
роль. Один компьютер может обеспечить лишь начальный уровень надежности и
масштабируемости, максимального же уровня можно добиться за счет объединения в
единую систему двух или нескольких компьютеров — кластер.

Для чего нужен кластер

Кластеры применяют в организациях, которым нужна круглосуточная и
бесперебойная доступность сервисов и где любые перерывы в работе нежелательны и
недопустимы. Или в тех случаях, когда возможен всплеск нагрузки, с которым может
не справиться основной сервер, тогда ее помогут компенсировать дополнительные
хосты, выполняющие обычно другие задачи. Для почтового сервера, обрабатывающего
десятки и сотни тысяч писем в день, или веб-сервера, обслуживающего
онлайн-магазины, использование кластеров очень желательно. Для пользователя
подобная система остается полностью прозрачной — вся группа компьютеров будет
выглядеть как один сервер. Использование нескольких, пусть даже более дешевых,
компьютеров позволяет получить весьма существенные преимущества перед одиночным
и шустрым сервером. Это равномерное распределение поступающих запросов,
повышенная отказоустойчивость, так как при выходе одного элемента его нагрузку
подхватывают другие системы, масштабируемость, удобное обслуживание и замена
узлов кластера, а также многое другое. Выход из строя одного узла автоматически
обнаруживается, и нагрузка перераспределяется, для клиента все это останется
незамеченным.

Возможности Win2k3

Вообще говоря, одни кластеры предназначены для повышения доступности данных,
другие — для обеспечения максимальной производительности. В контексте статьи нас
будут интересовать MPP (Massive Parallel Processing) — кластеры, в
которых однотипные приложения выполняются на нескольких компьютерах, обеспечивая
масштабируемость сервисов. Существует несколько технологий, позволяющих
распределять нагрузку между несколькими серверами: перенаправление трафика ,
трансляция адресов , DNS Round Robin , использование специальных
программ , работающих на прикладном уровне, вроде веб-акселераторов. В
Win2k3, в отличие от Win2k, поддержка кластеризации заложена изначально и
поддерживается два типа кластеров, отличающихся приложениями и спецификой
данных:

1. Кластеры NLB (Network Load Balancing) — обеспечивают
масштабируемость и высокую доступность служб и приложений на базе протоколов TCP
и UDP, объединяя в один кластер до 32 серверов с одинаковым набором данных, на
которых выполняются одни и те же приложения. Каждый запрос выполняется как
отдельная транзакция. Применяются для работы с наборами редко изменяющихся
данных, вроде WWW, ISA, службами терминалов и другими подобными сервисами.

2. Кластеры серверов – могут объединять до восьми узлов, их главная
задача — обеспечение доступности приложений при сбое. Состоят из активных и
пассивных узлов. Пассивный узел большую часть времени простаивает, играя роль
резерва основного узла. Для отдельных приложений есть возможность настроить
несколько активных серверов, распределяя нагрузку между ними. Оба узла
подключены к единому хранилищу данных. Кластер серверов используется для работы
с большими объемами часто изменяющихся данных (почтовые, файловые и
SQL-серверы). Причем такой кластер не может состоять из узлов, работающих под
управлением различных вариантов Win2k3: Enterprise или Datacenter (версии Web и
Standart кластеры серверов не поддерживают).

В Microsoft Application Center 2000 (и только) имелся еще один вид
кластера — CLB (Component Load Balancing) , предоставляющий возможность
распределения приложений COM+ между несколькими серверами.

NLB-кластеры

При использовании балансировки нагрузки на каждом из хостов создается
виртуальный сетевой адаптер со своим независимым от реального IP и МАС-адресом.
Этот виртуальный интерфейс представляет кластер как единый узел, клиенты
обращаются к нему именно по виртуальному адресу. Все запросы получаются каждым
узлом кластера, но обрабатываются только одним. На всех узлах запускается
служба балансировки сетевой нагрузки (Network Load Balancing Service) ,
которая, используя специальный алгоритм, не требующий обмена данными между
узлами, принимает решение, нужно ли тому или иному узлу обрабатывать запрос или
нет. Узлы обмениваются heartbeat-сообщениями , показывающими их
доступность. Если хост прекращает выдачу heartbeat или появляется новый узел,
остальные узлы начинают процесс схождения (convergence) , заново
перераспределяя нагрузку. Балансировка может быть реализована в одном из двух
режимов:

1) unicast – одноадресная рассылка, когда вместо физического МАС
используется МАС виртуального адаптера кластера. В этом случае узлы кластера не
могут обмениваться между собой данными, используя МАС-адреса, только через IP
(или второй адаптер, не связанный с кластером);

В пределах одного кластера следует использовать только один из этих режимов.

Можно настроить несколько NLB-кластеров на одном сетевом адаптере,
указав конкретные правила для портов. Такие кластеры называют виртуальными. Их
применение дает возможность задать для каждого приложения, узла или IP-адреса
конкретные компьютеры в составе первичного кластера, или блокировать трафик для
некоторого приложения, не затрагивая трафик для других программ, выполняющихся
на этом узле. Или, наоборот, NLB-компонент может быть привязан к нескольким
сетевым адаптерам, что позволит настроить ряд независимых кластеров на каждом
узле. Также следует знать, что настройка кластеров серверов и NLB на одном узле
невозможна, поскольку они по-разному работают с сетевыми устройствами.

Администратор может сделать некую гибридную конфигурацию, обладающую
достоинствами обоих методов, например, создав NLB-кластер и настроив репликацию
данных между узлами. Но репликация выполняется не постоянно, а время от времени,
поэтому информация на разных узлах некоторое время будет отличаться.

С теорией на этом закончим, хотя о построении кластеров можно рассказывать
еще долго, перечисляя возможности и пути наращивания, давая различные
рекомендации и варианты конкретной реализации. Все эти тонкости и нюансы оставим
для самостоятельного изучения и перейдем к практической части.

Настройка NLB-кластера

Для организации NLB-кластеров дополнительное ПО не требуется, все
производится имеющимися средствами Win2k3. Для создания, поддержки и мониторинга
NLB-кластеров используют компонент «Диспетчер балансировки сетевой нагрузки»
(Network Load Balancing Manager) , который находится во вкладке
«Администрирование» «Панели управления» (команда NLBMgr). Так как компонент
«Балансировка нагрузки сети» ставится как стандартный сетевой драйвер Windows,
установку NLB можно выполнять и при помощи компонента «Сетевые подключения», в
котором доступен соответствующий пункт. Но лучше использовать только первый
вариант, одновременное задействование диспетчера NLB и «Сетевых подключений»
может привести к непредсказуемым результатам.

Диспетчер NLB позволяет настраивать и управлять из одного места работой сразу
нескольких кластеров и узлов.

Возможна также установка NLB-кластера на компьютере с одним сетевым
адаптером, связанным с компонентом «Балансировка нагрузки сети», но в этом
случае при режиме unicast диспетчер NLB на этом компьютере не может быть
использован для управления другими узлами, а сами узлы не могут обмениваться
друг с другом информацией.

Теперь вызываем диспетчер NLB. Кластеров у нас пока нет, поэтому появившееся
окно не содержит никакой информации. Выбираем в меню «Кластер» пункт «Новый» и
начинаем заполнять поля в окне «Параметры кластера». В поле «Настройка
IP-параметров кластера» вводим значение виртуального IP-адреса кластера, маску
подсети и полное имя. Значение виртуального МАС-адреса устанавливается
автоматически. Чуть ниже выбираем режим работы кластера: одноадресный или
многоадресный. Обрати внимание на флажок «Разрешить удаленное управление» — во
всех документах Microsoft настоятельно рекомендует его не использовать во
избежание проблем, связанных с безопасностью. Вместо этого следует применять
диспетчер или другие средства удаленного управления, например инструментарий
управления Windows (WMI). Если же решение об его использовании принято, следует
выполнить все надлежащие мероприятия по защите сети, прикрыв дополнительно
брандмауэром UDP-порты 1717 и 2504.

После заполнения всех полей нажимаем «Далее». В окне «IP-адреса кластера» при
необходимости добавляем дополнительные виртуальные IP-адреса, которые будут
использоваться этим кластером. В следующем окне «Правила для портов» можно
задать балансировку нагрузки для одного или для группы портов всех или
выбранного IP по протоколам UDP или TCP, а также блокировать доступ к кластеру
определенным портам (что межсетевой экран не заменяет). По умолчанию кластер
обрабатывает запросы для всех портов (0–65365); лучше этот список ограничить,
внеся в него только действительно необходимые. Хотя, если нет желания возиться,
можно оставить все, как есть. Кстати, в Win2k по умолчанию весь трафик,
направленный к кластеру, обрабатывал только узел, имевший наивысший приоритет,
остальные узлы подключались только при выходе из строя основного.

Например, для IIS потребуется включить только порты 80 (http) и 443 (https).
Причем можно сделать так, чтобы, например, защищенные соединения обрабатывали
только определенные серверы, на которых установлен сертификат. Для добавления
нового правила нажимаем «Добавить», в появившемся диалоговом окне вводим
IP-адрес узла, или если правило распространяется на всех, то оставляем флажок
«Все». В полях «С» и «По» диапазона портов устанавливаем одно и то же значение –
80. Ключевым полем является «Режим фильтрации» (Filtering Mode) — здесь
задается, кем будет обработан этот запрос. Доступно три поля, определяющие режим
фильтрации: «Несколько узлов», «Один узел» и «Отключить этот диапазон портов».
Выбор «Один узел» означает, что трафик, направленный на выбранный IP (компьютера
или кластера) с указанным номером порта, будет обрабатываться активным узлом,
имеющим наименьший показатель приоритета (о нем чуть ниже). Выбор «Отключить…»
значит, что такой трафик будет отбрасываться всеми участниками кластера.

В режиме фильтрации «Несколько узлов» можно дополнительно указать вариант
определения сходства клиентов, чтобы направлять трафик от заданного клиента к
одному и тому же узлу кластера. Возможны три варианта: «Нет», «Одно» или «Класс
C». Выбор первого означает, что на любой запрос будет отвечать произвольный
узел. Но не следует его использовать, если в правиле выбран протокол UDP или
«Оба». При избрании остальных пунктов сходство клиентов будет определяться по
конкретному IP или диапазону сети класса С.

Итак, для нашего правила с 80-м портом остановим свой выбор на варианте
«Несколько узлов — класс C». Правило для 443 заполняем аналогично, но используем
«Один узел», чтобы клиенту всегда отвечал основной узел с наименьшим
приоритетом. Если диспетчер обнаружит несовместимое правило, будет выведено
предупреждающее сообщение, дополнительно в журнал событий Windows будет внесена
соответствующая запись.

Далее подключаемся к узлу будущего кластера, введя его имя или реальный IP, и
определяем интерфейс, который будет подключен к сети кластера. В окне «Параметры
узла» выбираем из списка приоритет, уточняем сетевые настройки, задаем начальное
состояние узла (работает, остановлен, приостановлен). Приоритет одновременно
является уникальным идентификатором узла; чем меньше номер, тем выше приоритет.
Узел с приоритетом 1 является мастер-сервером, в первую очередь получающим
пакеты и действующим как менеджер маршрутизации.

Флажок «Сохранить состояние после перезагрузки компьютера» позволяет в случае
сбоя или перезагрузки этого узла автоматически ввести его в строй. После нажатия
на «Готово» в окне Диспетчера появится запись о новом кластере, в котором пока
присутствует один узел.
Следующий узел добавить также просто. Выбираем в меню «Добавить узел» либо
«Подключить к существующему», в зависимости от того, с какого компьютера
производится подключение (он уже входит в кластер или нет). Затем в окне
указываем имя или адрес компьютера, если прав для подключения достаточно, новый
узел будет подключен к кластеру. Первое время значок напротив его имени будет
отличаться, но когда завершится процесс схождения, он будет такой же, как и у
первого компьютера.

Так как диспетчер отображает свойства узлов на момент своего подключения, для
уточнения текущего состояния следует выбрать кластер и в контекстном меню пункт
«Обновить». Диспетчер подключится к кластеру и покажет обновленные данные.

После установки NLB-кластера не забудь изменить DNS-запись, чтобы
разрешение имени теперь показывало на IP-кластера.

Изменение загрузки сервера

В такой конфигурации все серверы будут загружены равномерно (за исключением
варианта «Один узел»). В некоторых случаях необходимо перераспределить нагрузку,
большую часть работы возложив на один из узлов (например, самый мощный).
Применительно к кластеру правила после их создания можно изменить, выбрав в
контекстном меню, появляющемся при щелчке на имени, пункт «Свойства кластера».
Здесь доступны все те настройки, о которых мы говорили выше. Пункт меню
«Свойства узла» предоставляет несколько больше возможностей. В «Параметрах узла»
можно изменить значение приоритета для конкретно выбранного узла. В «Правилах
для портов» добавить или удалить правило нельзя, это доступно только на уровне
кластера. Но, выбрав редактирование конкретного правила, мы получаем возможность
скорректировать некоторые настройки. Так, при установленном режиме фильтрации
«Несколько узлов» становится доступным пункт «Оценка нагрузки», позволяющий
перераспределить нагрузку на конкретный узел. По умолчанию установлен флажок
«Равная», но в «Оценке нагрузки» можно указать другое значение нагрузки на
конкретный узел, в процентах от общей загрузки кластера. Если активирован режим
фильтрации «Один узел», в этом окне появляется новый параметр «Приоритет
обработки». Используя его, можно сделать так, что трафик к определенному порту
будет в первую очередь обрабатываться одним узлом кластера, а к другому – другим
узлом.

Журналирование событий

Как уже говорилось, компонент «Балансировка нагрузки сети» записывает все
действия и изменения кластера в журнал событий Windows. Чтобы их увидеть,
выбираем «Просмотр событий – Система», к NLB относятся сообщения WLBS (от
Windows Load Balancing Service, как эта служба называлась в NT). Кроме того, в
окне диспетчера выводятся последние сообщения, содержащие информацию об ошибках
и обо всех изменениях в конфигурации. По умолчанию эта информация не
сохраняется. Чтобы она записывалась в файл, следует выбрать «Параметры –>
Параметры журнала», установить флажок «Включить ведение журнала» и указать имя
файла. Новый файл будет создан в подкаталоге твоей учетной записи в Documents
and Settings.

Настраиваем IIS с репликацией

Кластер кластером, но без службы он смысла не имеет. Поэтому добавим IIS (Internet
Information Services) . Сервер IIS входит в состав Win2k3, но, чтобы свести к
минимуму возможность атак на сервер, он по умолчанию не устанавливается.

Инсталлировать IIS можно двумя способами: посредством «Панели управления» или
мастером управления ролями данного сервера. Рассмотрим первый. Переходим в
«Панель управления – Установка и удаление программ» (Control Panel — Add or
Remove Programs), выбираем «Установку компонентов Windows» (Add/Remove Windows
Components). Теперь переходим в пункт «Сервер приложений» и отмечаем в «Службах
IIS» все, что необходимо. По умолчанию рабочим каталогом сервера является \Inetpub\wwwroot.
После установки IIS может выводить статические документы.

На сегодняшний день возможно построение домашнего суперкомпьютера, о чем и пойдет речь.

В статье рассмотрены способы аппаратного построения высокопроизводительных вычислительных комплексов. Одно из интересных применений – криптография. Например, благодаря современным технологиям, любому стал доступен взлом MD5 или WPA. Если постараться (информацию быстро выпиливают), в Интернете можно найти способ взлома алгоритма A5/2, используемого в GSM. Другое применение – инженерные, финансовые, медицинские расчеты, биткойнмайнинг.

Немного истории

Датой первого письменного упоминания о суперкомпьютерах можно считать 1 марта 1920 года. Нью Йоркские газеты писали о машинах мощностью в сто математиков. Это были табуляторы – электромеханические вычислительные машины, производимые компанией IBM (которая тогда называлась еще CTR). В дальнейшем вычислительные машины стали электронными. На рынке суперкомпьютеров образовалось несколько игроков, таких как Cray, HP, IBM, Nec. Эти компьютеры имели векторные процессоры (то есть оперировали не отдельными числами, а векторами). Для коммуникации между вычислительными узлами использовались проприетарные технологии фирм-производителей. Например, одна из таких технологий – соединение процессоров по топологии четырехмерного тора - за этими словами скрывается очень простой смысл: каждый узел связан с шестью другими. Дальнейшее развитие суперкомпьютеров породило направление массово параллельных систем и кластеров. В кластерах как квинтэссенции этого направления используются примерно те же алгоритмы коммуникации между вычислительными узлами, что и в суперкомпьютерах, только на базе сетевых интерфейсов. Они и являются слабым местом таких систем. Помимо нестандартной (по сравнению с классической звездой) топологии сети как Fat Tree, «многомерный тор» или Dragonfly, требуются специальные коммутационные устройства.

Касаясь взятой нами темы, нельзя не упомянуть, что сегодня одно из перспективных направлений развития суперкомпьютеров является использование в стандартной компьютерной архитектуре сопроцессоров, по архитектуре напоминающих видеокарты.

Выбор процессора

Сегодня основные производители процессоров – это Intel и AMD. RISC-процессоры, такие как Power 7+ , несмотря на привлекательность, достаточно экзотичны и дороги. Вот, например, не самая новая модель такого сервера стоит больше миллиона .

(К слову, говоря, при этом есть возможность собрать недорогой и эффективный кластер из xbox 360 или PS3, процессоры там примерно как Power, и на миллион можно купить не одну приставку.)

Исходя из этого отметим интересные по цене варианты построения высокопроизводительной системы. Разумеется, она должна быть многопроцессорной. У Intel для таких задач используются процессоры Xeon, у AMD – Opteron.

Если много денег

Отдельно отметим крайне дорогую, но производительную линейку процессоров на сокете Intel Xeon LGA1567.
Топовый процессор этой серии – E7-8870 с десятью ядрами 2,4 ГГц. Его цена $4616. Для таких CPU фирмы HP и Supermicro выпускают! восьмипроцессорные! серверные шасси. Восемь 10-ядерных процессоров Xeon E7-8870 2.4 ГГц с поддержкой HyperThreading поддерживают 8*10*2=160 потоков, что в диспетчере задач Windows отображается как сто шестьдесят графиков загрузки процессоров, матрицей 10x16.

Для того, чтобы восемь процессоров уместились в корпусе, их размещают не сразу на материнской плате, а на отдельных платах, которые втыкаются в материнскую плату. На фотографии показаны установленные в материнскую плату четыре платы с процессорами (по два на каждой). Это решение Supermicro. В решении HP на каждый процессор приходится своя плата. Стоимость решения HP составляет два-три миллиона, в зависимости от наполнения процессорами, памятью и прочим. Шасси от Supermicro стоит $10 000, что привлекательнее. Кроме того в Supermicro можно поставить четыре сопроцессорных платы расширения в порты PCI-Express x16 (кстати, еще останется место для Indiniband-адаптера чтобы собирать кластер из таких), а в HP только две. Таким образом, для создания суперкомпьютера восьмипроцессорная платформа от Supermicro привлекательнее. На следующем фото с выставки представлен суперкомпьютер в сборе с четырьмя GPU платами.


Однако это очень дорого.

Что подешевле

Зато есть перспектива сборки суперкомпьютера на более доступных процессорах AMD Opteron G34, Intel Xeon LGA2011 и LGA 1366.

Чтобы выбрать конкретную модель, я составил таблицу, в которой сосчитал для каждого процессора показатель цена/(число ядер*частота). Я отбросил из расчета процессоры частотой ниже 2 ГГц, и для Intel - с шиной ниже 6,4GT/s.

Жирным курсивом выделена модель с минимальным показателем соотношения, подчеркнутым – самый мощный AMD и на мой взгляд наиболее близкий по производительности Xeon.

Таким, образом, мой выбор процессоров для суперкомпьютера – Opteron 6386 SE, Opteron 6344, Xeon E5-2687W и Xeon E5-2630.

Материнские платы

PICMG

На обычные материнские платы невозможно поставить более четырех двухслотовых плат расширения. Есть и другая архитектура – использование кросс-плат, таких как BPG8032 PCI Express Backplane.


В такую плату ставятся платы расширения PCI Express и одна процессорная плата, чем-то похожая на те, которые установлены в восьмипроцессорных серверах на базе Supermicro, о которых речь шла выше. Но только эти процессорные платы подчиняются отраслевым стандартам PICMG. Стандарты развиваются медленно и такие платы зачастую не поддерживают самые современные процессоры. Максимум такие процессорные платы сейчас выпускают на два Xeon E5-2448L - Trenton BXT7059 SBC.

Стоить такая система будет без GPU не меньше $5000.

Готовые платформы TYAN

За ту же примерно сумму можно приобрести готовую платформу для сборки суперкомпьютеров TYAN FT72B7015 . В такой можно установить до восьми GPU и два Xeon LGA1366.

(К слову, говоря, при этом есть возможность собрать недорогой и эффективный кластер из xbox 360 или PS3, процессоры там примерно как Power, и на миллион можно купить не одну приставку.)

Исходя из этого отметим интересные по цене варианты построения высокопроизводительной системы. Разумеется, она должна быть многопроцессорной. У Intel для таких задач используются процессоры Xeon, у AMD – Opteron.

Если много денег

Для того, чтобы восемь процессоров уместились в корпусе, их размещают не сразу на материнской плате, а на отдельных платах, которые втыкаются в материнскую плату. На фотографии показаны установленные в материнскую плату четыре платы с процессорами (по два на каждой). Это решение Supermicro. В решении HP на каждый процессор приходится своя плата. Стоимость решения HP составляет два-три миллиона, в зависимости от наполнения процессорами, памятью и прочим. Шасси от Supermicro стоит $10 000, что привлекательнее. Кроме того в Supermicro можно поставить четыре сопроцессорных платы расширения в порты PCI-Express x16 (кстати, еще останется место для Infiniband-адаптера чтобы собирать кластер из таких), а в HP только две. Таким образом, для создания суперкомпьютера восьмипроцессорная платформа от Supermicro привлекательнее. На следующем фото с выставки представлен суперкомпьютер в сборе с четырьмя GPU платами.

Что подешевле

Чтобы выбрать конкретную модель, я составил таблицу, в которой сосчитал для каждого процессора показатель цена/(число ядер*частота). Я отбросил из расчета процессоры частотой ниже 2 ГГц, и для Intel - с шиной ниже 6,4GT/s.

Таким, образом, мой выбор процессоров для суперкомпьютера – Opteron 6386 SE, Opteron 6344, Xeon E5-2687W и Xeon E5-2630.

Материнские платы

PICMG

Стоить такая система будет без GPU не меньше $5000.

Готовые платформы TYAN

«Обычные» серверные материнские платы

Для LGA2011

Supermicro X9DRG-QF - эта плата специально разработана для сборки высокопроизводительных систем.

Для Opteron

Усиление платформы платами расширения

Особенностью таких сопроцессоров является наличие на борту большого объема оперативной памяти, быстрые расчеты с двойной точностью и энергоэффективность.

Решение от Intel - Xeon Phi 5110P интересно тем, что все ядра в сопроцессоре выполнены на архитектуре x86 и не требуется особой оптимизации кода для запуска расчетов. Но мой фаворит среди сопроцессоров – относительно недорогая AMD HD 7970 GHz Edition. Теоретически эта видеокарта покажет максимальную производительность в расчете на стоимость.

Можно соединить в кластер

Использовать в качестве сетевого интерфейса для связи компьютеров обычный гигабитный Ethernet слишком медленно. Для этих целей чаще всего используют Infiniband. Хост адаптер Infiniband относительно сервера стоит недорого. Например, на международном аукционе Ebay такие адаптеры продают по цене от $40. Например, адаптер X4 DDR (20Gb/s) обойдется с доставкой до России примерно в $100.

При этом коммутационное оборудование для Infiniband стоит довольно дорого. Да и как уже было сказано выше, классическая звезда в качестве топологии вычислительной сети – не лучший выбор.

Однако хосты InfiniBand можно подключать друг к другу напрямую, без свича. Тогда довольно интересным становится, например, такой вариант: кластер из двух компьютеров, соединенных по infiniband. Такой суперкомпьютер вполне можно собрать дома.

Сколько нужно видеокарт

В Тяньхэ-1А – китайском суперкомпьютере на ксеонах отношение следующее. Два шестиядерных процессора к одной «видюшке» Nvidia M2050 (послабее, чем K20X).

Такое отношение мы и примем для наших сборок за оптимальное (ибо дешевле). То есть 12-16 ядер процессоров на один GPU. На таблице ниже жирным обозначены практически возможные варианты, подчеркиванием – наиболее удачные с моей точки зрения.

Итак, сколько стоит

Вариант 1 на материнской плате Supermicro H8QGL-6F

Вариант 2 на материнской плате TYAN S8232, кластерный