Reporte - RedMexSu

 MINUTA: Taller en UAEMEX, Toluca Construcción de Tecnología HPC Minuta Minuta de MESA: Taller DE construcción de Tacnología HPC
Sesión: # 1 a la 5
FECHA: 213 al 17
de julio 2015
INFORMACIÓN GENERAL
Construcción de Tecnología HPC basada en Clúster Seminario – Taller del 13 al 17 de julio, 2015,
Facultad de Ciencias | UAEM
La duración del evento fue de 40hrs, y en el cual se abordaron los siguientes tópicos:
1. Antecedentes Precursores del Cómputo de Alto Rendimiento en nuestro país.
2. Fundamentos del estado del arte.
3. Elementos de Hardware y Software para la Construcción de un Cluster de Alto Rendimiento.
4. Interconectividad de los componentes de Hardware y características de los materiales
utilizados, indicando ventajas y desventajas en cada elección.
5. Uso de un sistema operativo para cluster: Rocks. Indicando las ventajas que oferta (trae
implícito un balanceador de carga)
6. Procedimiento de instalación iniciando en el Nodo Maestro y terminando en cada uno de los
nodos esclavos.
7. Configuración de drivers, tarjetas de comunicación. 8. Prueba de los compiladores de
código paralelo.
9. Biblioteca MPI (Interfaz de Paso de Mensajes) en lenguaje C y Fortran, en máquinas de
memoria distribuida.
10. Biblioteca OpenMP en lenguaje C y Fortran, en máquinas de memoria compartida.
Objetivos: General
Diseñar e implementar física y lógicamente un clúster para el procesamiento y programación
en paralelo que oferte solución a los problemas que demanden cómputo masivo y alto
rendimiento.
Específicos:
Ø Reusar recursos computacionales para construir infraestructura que permita
realizar cómputo intensivo y computo de alto desempeño. 13 al 17 de Julio 2015, Toluca Minuta Ø Aprender la instalación, administración, configuración y uso apropiado de los
cluster, que permitan ofertar servicios a varios usuarios. Ø
Fomentar las ventajas y beneficios del Supercómputo. Ø
Comprender el paradigma de la programación en paralelo. Ø
Aprender y construir código paralelo, basado en MPI. Alcance
Este evento estuvo dirigido a estudiantes, profesores, investigadores de instituciones públicas
y privadas de educación superior de la entidad, así como a empresas de la región interesadas
en el tema.
Reusar recursos computacionales para construir infraestructura que permita realizar cómputo
intensivo y computo de alto desempeño. Aprender la instalación, administración, configuración
y uso apropiado de los cluster, que permitan ofertar servicios a varios usuarios.
Fomentar las ventajas y beneficios del Supercómputo. Comprender el paradigma de la
programación en paralelo. Aprender y construir código paralelo, basado en MPI.
Esta actividad representa un espacio de conocimiento y aprendizaje para construir tecnología
para el cómputo de alto rendimiento, grupos de investigación de alto nivel de Universidades y
la industria regional.
En el transcurso de los talleres, se muestran distintos escenarios computacionales que
13 al 17 de Julio 2015, Toluca Minuta actualmente manipulan grandes cantidades de trabajo de manera eficiente, así como las
virtudes y defectos de cada uno de ellos.
La idea de los talleres, es que sean con temas seriados que permitan conocer a los
participantes el proceso completo de la construcción y uso de la tecnología HPC basada en
clusters.
Participantes
ExpositoresDr. Enrique Cruz Martínez
Profesor investigador de la Universidad Autónoma de la Ciudad de México. Exjefe del
Departamento de Supercómputo de la DGSCA, UNAM. Promotor del Plan de Barios en
Supercómputo. Asesor del uso de equipos de Supercómputo de la UNAM: Cray Origin 2000,
Cluster Zapacluster,, Bakliz, Kambalam.
Ing. Fernando Robles Morales
Administrador del Clúster del Instituto de Investigaciones Genómicas. Egresado del Plan de
Becarios en Supercómputo.
Organizadores de la Facultad de Ciencias | UAEM
Dr. Luis Enrique Díaz Sánchez Mat. Oscar Rafael García Regis
Instituciones Participantes
Facultad de Ciencias, Universidad Autónoma del Estado de México. Dirección de Tecnologías
de la Información y de Comunicaciones, DTIC, UAEM. Unidad Académica Profesional de
Tianguistenco, UAEM Red Mexicana de Supercómputo – REDMEXSU
13 al 17 de Julio 2015, Toluca Minuta Descripción del Evento
La eficiencia de un computador depende directamente del tiempo requerido para ejecutar una
instrucción básica y del número de instrucciones básicas que pueden ser ejecutadas
concurrentemente. La eficiencia es incrementada por avances arquitecturales y tecnológicos,
por ende, incrementan la cantidad de trabajo que se puede realizar por ciclo de instrucción:
memoria bit-paralela, aritmética bit-paralela, memoria caché, canales, memoria intercalada,
múltiples unidades funcionales, lookahead de instrucciones, pipelining de instrucciones,
unidades funciones pipelined y pipelining de datos. Una vez incorporados estos avances,
mejorar la eficiencia de un procesador implica reducir el tiempo de los ciclos: avances
tecnológicos.
Lunes 13 de agosto
Evolución del cómputo esta codificado bajo las 3 leyes siguientes: Moore, Amdhal y
Gustafson.
Ley de Moore
Alan Turing y Church en la década de los 30 ́s precisaron el término computable, no le dieron
importancia al término eficiencia, aspecto que se volvió central en los años 70. El crecimiento
en el poderío de las computadoras con un único Procesador obedece a la ley de Gordon
Moore, cofundador de Intel. Pero está llegando a sus límites físicos.
Aproximadamente cada dos años se duplica el número de transistores en un circuito
integrado: (1965)
Ley de Amdhal
La manera de hacer más eficientes las aplicaciones es haciendo que varias secciones se
ejecuten en paralelo.
Sin embargo, la conversión de aplicaciones escritas para ser ejecutadas secuencialmente a
aplicaciones que se ejecutaran en paralelo obtiene resultados magros, como lo indica esta
Ley.
“La mejora obtenida en el rendimiento de un sistema debido a la alteración de uno de sus componentes
está limitada por la fracción de tiempo que se utiliza dicho componente.”
El incremento de velocidad de un programa utilizando múltiples procesadores en computación
distribuida está limitado por la fracción secuencial del programa.
Esto quiere decir que es el algoritmo el que decide la mejora de velocidad, no el número de
procesadores. Finalmente se llega a un momento que no se puede paralelizar más el algoritmo.
Ley de Gustafson
La ruta a seguir para reducir signicativamente el tiempo de ejecución de una aplicación debe ser el
13 al 17 de Julio 2015, Toluca Minuta diseño, desde cero, de aplicaciones que se ejecuten en paralelo, como lo indica la Ley de
Gustafson.
Este ha sido el camino elegido para algunas aplicaciones, pero no ha habido el desarrollo
suficiente en el pensamiento en paralelo. Por todo lo anterior, no se han explotado del todo
las bondades de las arquitecturas multinúcleo.
Esta ley establece que cualquier problema suficientemente grande puede ser eficientemente
paralelizado. Propone que los programadores establezcan el tamaño de los problemas para
utilizar el equipamiento disponible en su solución en un tiempo práctico.
Antecedentes del Supercómputo en la UNAM
Crónica de casos de éxito en equipos de alto rendimiento en la UNAM. Características de las
primeras supercomputadoras en nuestro país. Inicio de los Clústers en México.
Martes 14 de agosto
Resolver y dar solución a problemas reales demanda proporciones de cálculo que exceden
las capacidades de cómputo convencionales tanto de estaciones de trabajo como de PC ́s,
conduciéndonos a usar las supercomputadoras o clústeres para tratar con este tipo de
problemas.
¿Qué es Supercómputo?
Término genérico que engloba grandes equipos para cálculo numérico a grandes velocidades
(conocidas como "trituradoras de números"), compiladores altamente desarrollados,
bibliotecas numéricas, herramientas auxiliares para optimizar y paralelizar códigos, y sistemas
para balance y calendarización de los trabajos enviados para su procesamiento.
Las áreas que requieren o se benefician con el supercómputo son prácticamente todas
aquellas que requieren de la modelación matemática, simulación y una cantidad enorme de
cálculos numéricos.
¿Para qué sirve el Supercómputo?
La finalidad de esta tecnología es servir como una herramienta de propósito general para apoyar la
investigación básica y aplicada, es lo que ahora se conoce como hacer experimentación
numérica, que nos permite resolver problemas más complejos, con más resolución o con
escalas de tiempo mayores que equipos convencionales de cómputo simplemente no podrían
solucionar.
Alternativas de Supercómputo
1. Cómputo Paralelo Masivo 2. Cómputo de Teraescala 3. Clusters 4. GRID
5. Constelaciones
Clasificación de Computadoras
13 al 17 de Julio 2015, Toluca Minuta Ø
Single Instruction, Single Data (PC’s). Ø
Single Instruction, Multiple Data (Computadoras Vectoriales). Ø
Multiple Instruction, Single Data (Super Pipeline). Ø Multiple Instruction, Multiple Data (Computadoras Masivamente Paralelas,
Clusters, Grids, Constelaciones). Miercoles 15 de agosto
Diagnóstico de las partes de Hardware y Ensamble Físico del Clúster Tipos de Procesadores
Modos de Interconectividad
Espacio Físico Apropiado: Instalación Eléctrica, Enfriamiento.
Topología Física
Arquitecturas de computadoras: Seriales, Paralelas, Vectoriales.
Recorrido al Laboratorio de Supercómputo de la Facultad de Ciencias | UAEM., describiendo
la crónica, características y uso de los equipos en operación.
Jueves 16 de agosto
Instalación y Configuración del Cluster
Sistema Operativo Manejo de Sistemas de Archivos Instalación y Configuración de drivers.
Balanceadores de Carga Sistemas de Colas Scripting Herramientas de Monitoreo
Administración del Cluster
Uso de Compiladores paralelos y Programación paralela basada en MPI Fases de
Paralelización y Programación Paralela con MPI
Optimización de Códigos Paralelos. Análisis de Rendimiento.
Viernes 17 de agosto
El contenido de los temas abordados se encuentra en un micrositio de la Facultad de
Ciencias, exclusivo para Supercómputo, en donde existe apartado para este evento:
http://www.uamex.mx/fciencias/supercomputo
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13 al 17 de Julio 2015, Toluca