Разработка и исследование методологии оценки параллельных алгоритмов на графах с использованием библиотеки MPI

АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1. ОБЗОРНАЯ ЧАСТЬ 9
1.1. Обзор кластерных систем 9
1.2. Обзор учебного вычислительного кластера 12
1.3. Обзор сетевых топологий 18
ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 29
2.1. Организация загрузки операционной системы 29
2.1.1 Переключение Raspberry Pi 3 Model B из 32-битного режима в 64-битный режим 30
2.1.2. Работа с однократно программируемым блоком памяти OTP и интерфейсом для связи между компонентами компьютерной системы GPIO 32
2.2. Организация сети кластера 36
2.3. Организация многопользовательского доступа к кластеру и мониторинг его состояния 39
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 47
3.1. Конфигурация мониторинга состояния кластера и его сети 47
3.2. Управление кластерной системой 61
3.3. Тестирование и отладка системы 69
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 79
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 82
ПРИЛОЖЕНИЕ А 84

Весь текст будет доступен после покупки

На сегодняшний день постоянно увеличивается количество данных, которые необходимо обработать, в связи с этим возникает необходимость создавать высокопроизводительные вычислительные системы. Необходимость использования суперкомпьютеров различной мощности встречается в разных областях и сферах - научных, коммерческих и государственных. Для построения быстрой вычислительной системы используется объединение компьютеров в несколько устройств и распараллеливание вычислений между ними при помощи быстрой передачи данных между устройствами.
Кластер - локальная вычислительная система состоящая из множества независимых компьютеров, связанных между собой каналами передачи данных. Локальность кластера заключается в том, что все его подсистемы «видны» в едином административном домене, и управление им выполняется как единой вычислительной системой. Компьютеры, входящие в состав кластера, именуются узлами.
Первые компьютерные кластеры были построены на базе локальных компьютерных сетей. Появление микрокомпьютеров, реализованных по принципу одноплатного компьютера, повлекло за собой расширение применения компьютерных кластеров для параллельных вычислений. Эти компьютерные модули обычно имеют стандартные интерфейсы связи (USB, Ethernet, HDMI), которые позволяют им подключаться к необходимым периферийным устройствам, включая подключения к различным типам компьютерных сетей.

Весь текст будет доступен после покупки

ГЛАВА 1. ОБЗОРНАЯ ЧАСТЬ
1.1. Обзор учебного вычислительного кластера
В качества аппаратного обеспечения для запуска параллельных программ используется кластерная система – группа соединенных между собой узлов, каждый из который является отдельным компьютером, работающих как единое целое. Рассматриваемый кластер относится к типу вычислительных, то есть предназначенных, в первую очередь, для решения задач, требующих больших объемов вычислений. Алгоритм решения подобных задач подразумевает разделение расчетов на несколько этапов, которые могут выполняться одновременно на разных узлах. Это требует определенной коммуникации между узлами, поскольку результаты работы одного узла влияют на результаты другого и используются для продолжения вычислений. Распределение нагрузки таким образом позволяет уменьшить время работы программы.
Рассматриваемый в данной магистерской диссертации кластер относится к виду кластеров высокопроизводительных вычислений, поскольку требуется производить именно параллельные вычисления, а данный вид кластеров предрасположен к параллелизму.
Важнейшим звеном при построении вычислительно кластера является выбор вычислительного узла. Вычислительный узел – это многопроцессорный, многоядерный компьютер, на котором выполняются задачи пользователя. Это основа вычислительного кластера от его выбора будет зависеть вся производительность и возможность дальнейшего расширения [3].
Для построения рассматриваемого в данной работе кластера выбран в качестве вычислительного узла одноплатный компьютер Raspberry Pi 3 Model B. Одноплатный компьютер Raspberry Pi 3 Model B – это Raspberry Pi третьего поколения размером с кредитную карту. При сохранении популярного формата платы Raspberry Pi 3 Model B предлагает более мощный процессор в 10 раз быстрее, чем Raspberry Pi первого поколения. Кроме того, он добавляет возможность подключения к беспроводной локальной сети и Bluetooth, что делает его идеальным решением для мощных подключенных устройств [4]. Одноплатный компьютер Raspberry Pi 3 Model B представлен на рисунке 1.1.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Метод программной оптимизации процесса двунаправленной передачи данных между компонентами информационной системы / А. С. Бычков, В. А. Калашников, В. В. Борискин, Н. С. Карамышева, О. В. Юрова // Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе. – 2020. – № 2 (34). – C. 110–120. – DOI 10.21685/2227-8486-2020-2-8.
2. Кластер (группа компьютеров) [Электронный ресурс]. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Кластер_(группа_компьютеров) (дата обращения 17.06.2021);
3. Вычислительные кластеры HPC [Электронный ресурс]. URL: https://forsite-company.ru/services_and_solutions/hpc_clusters/ (дата обращения: 17.06.2021);
4. Raspberry Pi 3 Model B популярный одноплатник на базе SoC Broadcom BCM2837. [Электронный ресурс]. URL: https://pcminipro.ru/raspberry-pi/raspberry-pi-3-model-b-populjarnyj-odnoplatnik-na-baze-soc-broadcom-bcm2837/ (дата обращения: 17.06.2021);
5. Установка и настройка QEMU-KVM [Электронный ресурс]. URL: https://redos.red-soft.ru/base/arm/os-virtual/qemu-kvm/ (дата обращения 17.06.2021);
6. Дромс, Ральф. RFC2131. “Протокол динамической настройки узла". URL: https://tools.ietf.org/html/rfc2131 (дата обращения 17.06.2021);
7. Карен Р. Соллинз. RFC783. «Протокол TFTP». [Электронный ресурс]. URL: https://tools.ietf.org/html/rfc783 (дата обращения 17.06.2021);
8. Рассел Сандберг; Дэвид Голдберг; Стив Клейман; Дэн Уолш; Боб Лайон. «Дизайн и реализация сетевой файловой системы Sun». [Электронный ресурс]. URL: https://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.14.473&rep=rep1&type=pdf (дата обращения 17.06.2021);

Весь текст будет доступен после покупки