De esta manera, utilizando modelos numéricos adaptados a esta nueva máquina o cluster, se alcanzan rendimientos de cómputo realmente importantes frente a la ejecución serializada tradicional de un proceso, el cual depende de las características técnicas del procesador o del conjunto de procesadores dispuestos para tal proceso.

Dos años atrás, el Área de Oceanografía poseía diversos modelos numéricos con distintas funciones cuyos resultados se obtenían en tiempos muy largos, significando una demora en la entrega de sus productos o, en algunos casos, cuando el objetivo principal era la conservación y preservación de la vida humana en el mar, daba pésimos resultados pues la finalidad era de carácter urgente. De esta necesidad se concibe la idea de desarrollar un sistema computacional de altas prestaciones, con un proceso escalable para poder facilitar mejoras en el tiempo y poder obtener capacidades de cálculo acorde a los requerimientos.

El cluster de alto rendimiento del CIOH está basado en el proyecto Beowulf [1], el cual fue presentado por el Dr. Donald Becker en 1994, quien trabajaba para CESDIS [2] (Entidad adscrita a la NASA), como un proyecto de investigación que utilizaba computadores comunes a bajo costo (COTS) con el auspicio gubernamental, siendo una alternativa viable frente a los computadores propietarios y costosos, de alto rendimiento de esa época.

Cluster

El sistema consta actualmente de cinco nodos HP DL360G5 con procesadores Intel Xeon Quadcore, corriendo cada uno a 1.8 Gigahertz con un rendimiento total calculado a 57 GigaFLOPS, acorde al resultado obtenido por la prueba HPL[3] o “High Performance Linpack”, con 20 Gigabytes de memoria en el conjunto de nodos.

La estructura básicamente consiste en un nodo principal o máster que contiene un sistema operativo de código abierto “GNU/Linux”, distribución Gentoo [4] para arquitectura x86_64. Los demás nodos acceden por red al sistema operativo central servido por el nodo master, el cual posee cuatro discos duros de 146GB unidos  bajo configuración RAID en nivel 1+0 donde se conectan gracias a la implementación del esquema de nodos diskless [5] o, sin un disco haciéndolo más fácil de administrar y manipular. En almacenamiento se tiene un servidor de arreglo de discos  MSA60 con dos discos con 300GB bajo RAID 0, pero se espera la actualización a nivel de RAID5 con redundancia distribuida. La interconexión es llevada a cabo a través de dos switches 3Com Gigabit Ethernet los cuales manejan dos tráficos, uno administrativo y el otro sólo para el intercambio de mensajes MPI entre los nodos.

Software implementado

• Modelos numéricos  NedWAM_III, SWAN, WRF Corrida de modelo WRF

Modelos Numericos

• Compilador GCC 4.x [6], GCC 3.x, Portland Group Inc. (PGI 7.1.5) ambos con soporte C,C++,Fortran       77 y 90,
• Librería distribuida MPICH2 [7], pdsh [8], el cual permite la ejecución de comandos shell en paralelo. Sistema de archivos distribuido, escalable y con redundancia PVFSv2 [9] para distribuir el almacenamiento de los discos e integrarlo con el esquema de SAN HP próxima a implementarse.
• Monitoreo del sistema con Ganglia [10]

Ganglia

 

• Lenguaje Scripting: PERL 5.8 [11], Python 2.5.x [12], Ruby 1.8.x [13] 

Se proyecta adquirir mejores capacidades de cómputo entre las cuales se actualicen los switches Gigabit Ethernet por interconexiones Infiniband [14]  con una latencia muy inferior a la ofrecida por la tecnología Ethernet y, según las necesidades presentadas actualizar y/o incrementar el conjunto de nodos. Igualmente se espera tener la base para incursionar en computación Grid [15], como la evolución de los clusters, pero con características lógicas y tecnológicas más robustas y actualizadas.

La implementación de este sistema computacional con herramientas basadas en su gran mayoría en software libre, ha colocado al CIOH a la vanguardia en los avances tecnológicos, logrando un mejor aprovechamiento de los recursos disponibles para el procesamiento masivo de información en alta calidad,  mejorando la calidad en los productos ofrecidos actualmente y que optimicen los productos existentes, siendo esta tecnología con características de alto nivel científico e investigativo, beneficiando no sólo al CIOH sino a otras unidades de la DIMAR y la Armada Nacional.

 

REFERENCIAS:

[1] http://www.beowulf.org/overview/index.html

[2] http://ct.gsfc.nasa.gov/annual.reports/ess97/basic/cesdis.html

[3] http://www.netlib.org/benchmark/hpl/

[4] http://www.gentoo.org/

[5] http://www.gentoo.org/doc/en/diskless-howto.xml

[6] http://gcc.gnu.org/

[7] http://www.mcs.anl.gov/research/projects/mpich2/

[8] http://sourceforge.net/projects/pdsh/

[9] http://www.pvfs.org/

[10] http://ganglia.info/

[11] http://www.perl.org/

[12] http://www.python.org/

[13] http://www.ruby-lang.org/

[14] http://en.wikipedia.org/wiki/Infiniband

[15] http://es.wikipedia.org/wiki/Grid_computing

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