Введение к работе
Актуальность работы
В настоящее время жизнь научной корпорации немыслима без развитой компьютерной сети, обеспечивающей доступ, как к общим корпоративным ресурсам, так и к ресурсам сети Интернет. Сеть можно представить базовой несущей конструкцией, которая обеспечивает поддержку основной деятельности университета: современного учебного процесса, научных исследований, автоматизацию управленческой и хозяйственной деятельности.
Для многих научных исследований в областях естественных наук необходимы высокопроизводительные ресурсы, имеющие вычислительные мощности более Гфлоп или млрд. операций с плавающей запятой в секунду. Серверы такой мощности стоят около миллиона долларов и недоступны российским исследователям. Проведение работ за рубежом неэффективно из-за отсутствия сопровождения пользователей и возможности использования дополнительных технических и программных систем. В сложившейся ситуации возникает необходимость построения мощного вычислительного комплекса на базе относительно дешевых персональных компьютеров, объединенных в кластеры. Цель работы
-
Разработка и реализация структуры корпоративной сети.
-
Исследование поведения кластеров комплекса для базовой задачи моделирования сложных квантово - физических систем и специального набора тестов.
-
Разработка методики выбора оборудования для кластеров комплекса.
-
Реализация комплекса и разработка системы обслуживания пользователей, экспериментальное исследование характеристик комплекса.
Научная новизна
-
Предложена и реализована структура корпоративной сети, имеющая оригинальные характеристики и обеспечивающая масштабируемость, управляемость, распределенное администрирование и поддержку совместной работы разнородных тер-риториально-распределенных вычислительных ресурсов.
-
Разработана архитектура и оптимизирован Unix - кластер на базе персональных компьютеров.
-
Исследовано поведение кластера для базовой задачи моделирования сложных квантово - физических систем.
-
На основе результатов исследований построен высокопроизводительный комплекс, на котором получена ускорение вычислений базовой задачи в несколько раз.
Основные результаты диссертации являются новыми.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Разработана структура корпоративной сети, имеющая единую
коммуникационную среду и позволяющая обеспечить:
разграничение доступа к основным информационным и высокопроизводительным ресурсам путем организации необходимых виртуальных сетей;
централизованное обслуживание распределенных по территории вычислительных ресурсов;
создание необходимых условий работы для специализированных сетей корпорации;
организацию объединения информационных ресурсов корпорации.
-
В соответствии с разработанной структурой построена корпоративная сеть, подтверждающая правильность выбранных методов.
-
Разработана концептуальная модель сложной иерархической высокопроизводительной системы вычислителей, обеспечивающая подготовку специалистов и большие расчетные задачи
при оптимальных финансовых затратах.
-
Реализован способ организации доступа к системе высокопроизводительных ресурсов на базе территориально - распределенных интеллектуальных узлов удаленного доступа и точек присутствия.
-
Разработана методика выбора аппаратного состава высокопроизводительных кластеров, позволяющая более качественно осуществлять комплектацию оборудования вычислительных систем.
-
Создана модель комплекса высокопроизводительных вычислений, реализованная в крупной корпоративной сети, получены результаты исследовании вычислительных кластеров комплекса и их основные характеристики.
-
Найден способ организации разнородных вычислительных систем с возможностью проведения пакетной и интерактивной работы пользователей на базе свободно распространяемого программного продукта PBS.
Практическая ценность работы
Корпоративная сеть, построенная по предлагаемой методике, обеспечивает доступ большого числа пользователей к информационно-вычислительным ресурсам корпорации и сети Интернет, имеет высокую надежность.
Совмещение нескольких функций учебных классов позволяет получить большую вычислительную мощность и эффективно организовать учебный процесс по обучению новейшим информационным технологиям.
Апробация работы
Основные результаты докладывались:
-
VII Всесоюзная конференция «Планирование и автоматизация эксперимента в научных исследованиях», Ленинград, 1986 г.
-
Конференция «Теоретическая, прикладная и вычислитель-
ная небесная механика»,
ИТА РАН, Санкт-Петербург, 1993 г.
-
Конференция Ассоциации научных и учебных организаций-пользователей сетей передачи данных RELARN, Москва, 1994 г.
-
Всероссийская научно-методическая конференция «Теле-матика-96», Санкт-Петербург, 1996 г.
-
Всероссийская научно-методическая конференция «Теле-матика-97», Санкт-Петербург, 1997 г.
-
Всероссийская научно-методическая конференция «Теле-матика-98», Санкт-Петербург, 1998 г.
-
Пятая конференция Ассоциации научных и учебных организаций-пользователей сетей передачи данных RELARN, Самара, 1998 г.
-
Всероссийская научно-методическая конференция «Теле-матика-99», Санкт-Петербург, 1999 г.
Материалы исследования являются составной частью следующих проектов РФФИ:
-
№ 94-07-90034 «Создание информационной сети СПбГУ», исполнитель;
-
№ 96-07-90009 «Развитие информационно-вычислительной сети Петродворцового учебно-научного комплекса Санкт-Петербургского государственного университета для создания распределенной серверной поддержки информационных систем и баз данных»,
1998 год, руководитель проекта;
3) № 98-07-90360 «Развитие в Санкт-Петербургском государ
ственном университете интеллектуального узла удаленного
доступа (точки присутствия) к ресурсам суперкомпьютер
ного кластера Института высокопроизводительных вычис
лений и баз данных Министерства науки и технологий
РФ», исполнитель;
Публикации
По материалам диссертации опубликованы 11 работ. Объем и структура диссертации
Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, содержащего 87 наименований, содержит 33 рисунка. Объем работы 125 страниц.