Подробнее о высокопроизводительных кластерах

Высокопроизводительные кластеры (High Perfomance Cluster, HPC) представляют из себя систему вычислительных узлов, объединенных между собой высокоскоростной коммуникационной средой. Повышение производительности достигается путем параллельного выполнения расчетов на узлах кластера. Использование HPC-кластеров позволяет значительно (в разы) снизить стоимость системы по сравнению с «традиционными» суперкомпьютерами такой же производительности.

Производительность кластера можно оценить при помощи теста LINPACK, который представляет из себя задачу решения системы линейных уравнений методом LU-разложения. Результат теста выражается в GFLOPS (миллиардов операций с плавающей точкой в секунду). Тест LINPACK используется для составления Top500 – рейтинга 500 самых производительных компьютерных систем мира.

Алгоритм теста LINPACK предусматривает активный обмен данными между ветвями программы, исполняемыми параллельно на разных узлах кластера, что имеет место во многих реальных задачах, поэтому результаты теста могут быть использованы для оценки реальной производительности.

Производительность кластера определяется производительностью узлов, их количеством и характеристиками коммуникационной среды. Например, производительность узла с процессором Intel Xeon 2.67GHz и оперативной памятью 1GB составляет по LINPACK 3.2GFLOPS, а узла с двумя такими процессорами - 5.5GFLOPS. В составе кластера производительность узла будет составлять порядка 5GFLOPS (снижение на 0.5GFLOPS из-за задержек, связанных с пересылкой данных). Таким образом, кластер из 12 узлов будет иметь производительность порядка 60GFLOPS.

Основными характеристиками коммуникационной среды кластера являются пропускная способность и латентность (время на подготовку передачи). Компания «Тим Компьютерс» в своих кластерных решениях использует следующие типы коммуникационного оборудования:

Технология	Производитель оборудования	Пиковая пропускная способность	Латентность
Fast Ethernet	Intel	12.5MB/sec	150мксек
Gigabit Ethernet	Intel	125MB/sec	250мксек
SCI	Dolphin Interconnect Solutions	400MB/sec	3.9мксек

Выбор используемой технологии зависит от характера задачи (удельного веса межузловых пересылок в процессе вычислений) и бюджета проекта.

Область применения высокопроизводительных кластеров – научные исследования или бизнес-приложения, требующие большой вычислительной мощности, например, биоинженерия, сейсмический анализ, термодинамика, рендеринг трехмерной графики и т.д.