Supercomputadores Caseiros: Construindo Clusters com o Linux

As versões utilizadas no Multipingüim foram Conectiva Linux 7.0 (kernel 2.2.19cl) e o Red Hat 7.1 (Kernel 2.4.2). Foi utilizada uma arquitetura de cluster denominada Beowulf, que vemos na Figura 2.

Figura 2: Cluster Beowulf típico.

O computador principal (front-end) denominado pinguim.mestre, é o equipamento na qual está instalado:

A distribuição do sistemas de arquivos via NFS (Network File System);
Configuração do relacionamento de confiança entre os computadores escravos hosts.equiv, evitando assim a implementação de um servidor de autenticação NIS (Network Information Service);
Servidor RARP;
Distribuição de ip’s dinâmicos via protocolo DHCP;
Resolução de nomes via arquivo hosts - evita latência não utilizando assim o serviço de DNS;
Serviço de boot remoto (TFTP);
Acesso remoto aos nós através de rlogin, ssh, ftp, rsh, rwho, rwall;
Gerência dos nós através de duas aplicações: bWatch, SCMS (Smile Cluster Management System);
Bibliotecas paralelas: MPICH 1.2.2, PVM 3.4.4;
Bibliotecas matemáticas: ATLAS, BLAS, SCALAPACK, FFTW;
Aplicações de renderização de imagens com o PVMPOV e patch para MPI;
Escalonadores de tarefas: SQMS, MAUI;
Analisadores de Performance - NetPipe, NetPerf, UnixBench, LMbench, Stream, Bonnie;
Sincronização através de rsync;

E uma futura implementação ainda não testada é a colocação de um distribuidor de processos dinâmicos no cluster como o Bproc (patch ao kernel do Linux desenvolvido pela NASA) e o KSIX (processo daemon da Kasetstat University da Tailândia);

Observe que é interessante que exista uma alta disponibilidade e redundância de hardware no controlador mestre ou que separe alguns serviços para outros servidores tais como distribuição do sistemas de arquivos e gerenciamento do cluster.

Computador Mestre

Dual Pentium III 550 MHz
512 KB de memória cache
384MB de SDRAM PC-133
Gravador de CD HP 9100c
Placa Mãe com chipset Intel810
2 (duas) placas de rede 3Com 3c509
Host SCSI on-board Adaptec
Disco rígido de 9,1 GB SCSI Ultra Wide
2 (dois) Discos rígidos de 4,3 GB SCSI
Monitor de 17” SVGA Hansol
Mouse Microsoft PS/2
Teclado de 102 teclas

Computadores Escravos

Quantidade: 02 (dois)
Processador Pentium III 600 EB
Placa de Rede 3Com 3C509 PCI
Placa de Rede on-board SIS900 (utilizado para monitoramento remoto)
Floppy Disk de 1,44 MB
Placa mãe Pcchips modelo M756+

Estrutura da Rede Local

Fast Ethernet 100 Mbps
Switch TrendNet 10/100 8 portas - store and forward
Cabos CAT5 padrão EIA 568A
Rack de construção sob medida
Chave Comutadora 4 x 4 x 4 para teclado, mouse e monitor
Teclado, mouse e monitor para gerenciamento dos nós