ТГТУ каф.Программного обеспечения (ПОВТ)  
           Адрес: (г.Тверь, просп. Ленина, 25)  
Телефон / факс: (4822) 44-93-94  
e-mail:common@tstu.tver.ru  
     ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ 
        НА КЛАСТЕРЕ
ТГТУ

Общая информация о кластерах

Кластер — группа компьютеров, объединённых высокоскоростными каналами связи и представляющая с точки зрения пользователя единый аппаратный ресурс.
Один из первых архитекторов кластерной технологии Грегори Пфистер (Gregory F. Pfister)          дал кластеру следующее определение: «Кластер — это разновидность параллельной или распределённой системы, которая:состоит из нескольких связанных между собой компьютеров;используется как единый, унифицированный компьютерный ресурс».
Обычно различают следующие основные виды кластеров:

1).Отказоустойчивые кластеры (High-availability clusters)
2).Кластеры высокой доступности
3).Кластеры с балансировкой нагрузки (Load balancing clusters)
4).Вычислительные кластеры (Computing clusters)
5).Grid-системы

Задачи решаемые на кластере

В этой главе мы обсудим возможные классы задач, которые можно эффективно решать на кластерных компьютерах. Мы коснемся некоторых математических моделей, встречающихся во многих научных и инженерных задачах.
Одномерные массивы
Данные задачи встречаются довольно часто. Если значения элементов массива определяются довольно сложным выражением, а вычислять их надо многократно, то распараллеливание цикла для вычисления элементов массива может оказаться очень эффективным.
Двумерные массивы
При исполнении вложенных циклов обычно эффективно распараллеливаются самые внешние циклы. Однако практически все действия с матрицами (сложение, умножение, умножение на вектор, прямое произведение) могут быть выполнены на кластере. Многие алгоритмы линейной алгебры (но не все) могут быть эффективно распараллелены. Некоторые библиотеки подпрограмм (например, LAPACK) существуют для параллельных машин. Совершенно неэффективно использовать кластеры для работы с матрицами низкой размерности (например 3x3). Но можно переписать алгоритм для одновременной обработки нескольких (к примеру 1000) матриц - обращение, поиск собственных чисел и т.д. При увеличении размера матриц растет эффективность работы программы, но растет и размер требуемой памяти для хранения матриц.
Системы дифференциальных уравнений
Решение систем дифференциальных уравнений встречается во многох инженерных и научных задачах. В большинстве случаев алгоритмы решения подобных задач можно эффективно распараллелить для обработки на кластерном компьютере. В качестве примеров можно упомянуть такие задачи, как молекулярные модели сплошных сред в статистической физике, инженерные расчеты по распределению нагрузок в сложных конструкциях, модели N тел (например расчеты движения космических аппаратов, динамика звездного диска Галактики), газодинамика сплошных сред (особенно, если исследуется многокомпонентная среда), электродинамика и др.
Видно, что класс задач, решать которые можно используя параллельные алгоритмы довольно широк и крайне важен. Однако следует учитывать, что параллельность задачи определяется не только ее физическим смыслом, но и выбранным численным алгоритмом.

Информация о кластере ТГТУ

Топология сети кластера

Техническое обеспечение

Коммутатор (switch) D-Link DES-2108

Общие характеристики

Тип устройства коммутатор (switch)

Управление

Web-интерфейс есть

Поддержка Telnet есть

Поддержка SNMP есть

Дополнительно

Поддержка стандартов Auto MDI/MDIX, IEEE 802.1p (Priority tags), IEEE 802.1q (VLAN), IEEE 802.1d (Spanning Tree)                               

LAN

Количество портов коммутатора 8 x Ethernet 10/100 Мбит/сек

Внутренняя пропускная способность 1.6 Гбит/сек

Размер таблицы MAC адресов 4096

Маршрутизатор

Протоколы динамической маршрутизации IGMP v2

Switch Acorp HU8D

Общие характеристики

Тип устройства         коммутатор (switch)

Дополнительно

Поддержка стандартов        Auto MDI/MDIX

LAN

Количество портов коммутатора   8 x Ethernet 10/100 Мбит/сек   

Uplink  1 x Ethernet 10/100 Мбит/сек

Switch COMPEX PS2208B

Общие характеристики

Тип устройства         коммутатор (switch)   

Дополнительно

Поддержка стандартов        Auto MDI/MDIX            

LAN

Количество портов коммутатора   8 x Ethernet 10/100 Мбит/сек   

Внутренняя пропускная способность        1.6 Гбит/сек

Размер таблицы MAC адресов       1024

Switch D-link DES-1016D

Общие характеристики

Тип устройства         коммутатор (switch)

Объем оперативной памяти           512 Кб

Дополнительно

Поддержка стандартов        Auto MDI/MDIX

Размеры (ШxВxГ)     230 x 45 x 140 мм

LAN

Количество портов коммутатора   16 x Ethernet 10/100 Мбит/сек

Внутренняя пропускная способность        3.2 Гбит/сек

Размер таблицы MAC адресов       8192

Switch D-Link DGS-1016D

Общие характеристики

Тип устройства         коммутатор (switch)

Возможность установки в стойку   есть

Объем оперативной памяти           512 Кб

Дополнительно

Поддержка стандартов        Auto MDI/MDIX 

LAN

Количество портов коммутатора   16 x Ethernet 10/100/1000 Мбит/сек

Внутренняя пропускная способность        32 Гбит/сек  

Размер таблицы MAC адресов       8192

Программное обеспечение

 

Информация о нашем кластере

Наш кластер был преобретен в 2009 году. Он разрабатывался для "Исследования параллельных вычислений". Кластер является общеуниверситетским вычислительным ресурсом. Работать на нем в режиме удаленного доступа могут преподаватели, аспиранты,магистры и студенты.

Задачи нашего кластера

  • Моделирование сложных химико-технологических систем;

  • Оптимальное проектирование и управление химико-технологическими процессами;

  • Моделирование и управление в экономических системах;

  • Управление качеством;

  • Инновацонные методы подготовки специалистов наукоемких направлений