Clúster HPC
¿Qué es un clúster HPC?
Un clúster HPC, también conocido como clúster de computación de alto rendimiento, es la combinación de hardware especializado, que incluye un grupo de grandes y potentes PC, y un marco de software de procesamiento distribuido configurado para gestionar cantidades masivas de datos a altas velocidades con rendimiento paralelo y alta disponibilidad.
¿Cómo se diseña un clúster HPC?
Aunque diseñar un clúster HPC resulta relativamente sencillo, requiere que la organización comprenda el nivel de poder de procesamiento que se requiere a diario para poder determinar su configuración. Debes evaluar cuidadosamente preguntas como las siguientes: ¿Cuántos servidores se necesitan? ¿Qué capa de software puede gestionar las cargas de trabajo de forma eficaz? ¿Dónde se alojará el clúster? ¿Cuáles son los requisitos de energía y refrigeración del sistema? Una vez tomadas las decisiones oportunas, puedes proceder a diseñar el clúster, siguiendo los pasos que se enumeran a continuación:
- Diseña un nodo de computación: configura un nodo principal instalando herramientas de supervisión y gestión de recursos, así como controladores y software para la interconexión a alta velocidad. Crea un directorio compartido para el clúster, captura una imagen del nodo de computación y clona la imagen al resto del clúster que ejecutará las cargas de trabajo.
- Configura direcciones IP: para una eficacia óptima, los clústeres HPC contienen una red de interconexión de alta velocidad que emplea una subred IP dedicada. Debes asignar direcciones IP adicionales a los nodos de los empleados que conectes al principal.
- Configura trabajos como grupos de usuarios CMU: a medida que lleguen las cargas de trabajo en la cola, necesitarás un script que cree dinámicamente grupos de usuarios CMU para cada trabajo que se encuentre en ejecución en ese momento.
¿Cuáles son los componentes claves de un clúster HPC?
Existen tres componentes básicos en un clúster HPC. Cada uno presenta requisitos diferentes: hardware informático, software e instalaciones.
Hardware informático
El hardware informático incluye servidores, almacenamiento y una red dedicada. Normalmente, deberás aprovisionar al menos tres servidores que operen como los nodos principal, de empleado y de cliente. Con una configuración tan limitada, deberás invertir en servidores de alta gama con procesadores potentes y almacenamiento abundante para obtener la máxima capacidad de computación de cada uno. No obstante, puedes escalar verticalmente virtualizando varios servidores para proporcionar más poder de procesamiento al clúster. La infraestructura de red que los apoye requerirá equipos de red TCP/IP con un gran ancho de banda, como Gigabit Ethernet, NIC y conmutadores.
Software
La capa de software incluye las herramientas que desees emplear para supervisar, aprovisionar y gestionar tu clúster HPC. Las pilas de software también incluyen bibliotecas, compiladores, depuradores y sistemas de archivos para ejecutar las funciones de gestión del clúster. Puedes tomar la decisión de adoptar un marco HPC, como Hadoop, que desempeña las mismas funciones, aunque en este caso, ofrece también tolerancia a fallos y permite detectar los sistemas que fallan y redirigir el tráfico automáticamente a otros que se encuentren disponibles.
Instalaciones
Necesitas espacio físico real para alojar tu clúster HPC y soportar el peso de los racks de servidores, con capacidad para incluir hasta 72 servidores blade y cinco conmutadores TOR, con un peso de hasta unos 800 kilos. Debes disponer de energía suficiente para operar y refrigerar los servidores, que pueden requerir hasta 43 kW.
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