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LAN(ethernet switch) 기반 클러스터 시스템

LAN(ethernet switch) 기반 클러스터 시스템. 김 동 승 컴퓨터구조 / 병렬 컴퓨팅 연구실 고려대학교. 1999.5.29. IBM SP2 • Distributed memory multiprocessor • RS/6000 processors, routing processors • Multistage interconneciton network with wormhole routing.  PC cluster (Beowulf)

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LAN(ethernet switch) 기반 클러스터 시스템

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  1. LAN(ethernet switch) 기반 클러스터 시스템 김 동 승 컴퓨터구조/ 병렬 컴퓨팅 연구실 고려대학교 1999.5.29 고려대컴퓨터구조/병렬컴퓨팅 연구실

  2. 고려대컴퓨터구조/병렬컴퓨팅 연구실

  3. IBM SP2 • • Distributed memory multiprocessor • • RS/6000 processors, routing processors • • Multistage interconneciton network • with wormhole routing 고려대컴퓨터구조/병렬컴퓨팅 연구실

  4.  PC cluster(Beowulf) High-performance, low-cost microprocessors WITH • Low cost network (Switchied ethernet, Fast ethernet, Myrinet) • Linux, Windows NT, ... • MPI, PVM, BSP 고려대컴퓨터구조/병렬컴퓨팅 연구실

  5. 저비용 고성능 실현 설치가 용이한 운영체제 활용 Networking의 편리성 각 노드가 하나의 온전한 컴퓨터 대규모 시스템으로 확장가능 통신 속도가 느림 관리 책임이 사용자에게 클러스터용 전문 프로그램의 미비 이기종간에는 설치/ 운영이 힘듦 장점 단점 고려대컴퓨터구조/병렬컴퓨팅 연구실

  6. PC clusters • Avalon - Los Alamos N. Lab. #315/500 super computers 70 Alpha 164 LX(533Mhz) - 19 TFlops • Hyglac -JPL 16 Pentium Pro’s - 3.2 GFlops • Naegling - JPL 120 Pentium Pro’s - 24 GFlops 고려대컴퓨터구조/병렬컴퓨팅 연구실

  7. 소요비용 총 제작비(16 PCs): 약 3,800 만원- 1998.10월 • ethernet switch (24 ports) - 400만원 • PC 9대 x 260 만원 (완벽) • PC 7대 x 150 만원 - No monitor, keyboard, CD ROM drive 고려대컴퓨터구조/병렬컴퓨팅 연구실

  8. Our system configuration • 16 Pentium II PCs • CPU : Pentium II - 300 MHz • RAM : 64M Bytes • Fixed Hard Disk 4.3G • VGA : PCI S3 Virdge/DX • Motherboard : ABIT BX6 • LAN card : Intel Ethernet Express+(100Mbps) 고려대컴퓨터구조/병렬컴퓨팅 연구실

  9. Ethernet Switch • Bay Networks Baystack 450-24T • High speed forwarding rate: max. 3M packets per second • Autosensing and autonegotiation: 10/100 Mbps • Frame length: 64 to 1518 bytes • Segment switch application 고려대컴퓨터구조/병렬컴퓨팅 연구실

  10. 공유 HUB vs.스위치 고려대컴퓨터구조/병렬컴퓨팅 연구실

  11. 프로세서간 통신성능/한계 • 준비시간(setup time - ts) • 점대점 통신 대역폭 (bandwidth - B) • 통합 대역폭 고려대컴퓨터구조/병렬컴퓨팅 연구실

  12. 고려대컴퓨터구조/병렬컴퓨팅 연구실

  13. Modeling of message passing communication T(m) = ts + tb m(microsecond) SP2: ts = 46 tb= 0.035(28.6MB/s) T3E: ts = 17 tb= 0.006(167MB/s) Cluster: ts = 177 tb= 0.105 (9.52MB/s) 고려대컴퓨터구조/병렬컴퓨팅 연구실

  14. 점대점 통신 성능 고려대컴퓨터구조/병렬컴퓨팅 연구실

  15. Network Bandwidth 고려대컴퓨터구조/병렬컴퓨팅 연구실

  16. 1e+06 1e+06 1e+05 1e+05 time[usec] 1e+04 1e+04 time[usec] 1e+03 1e+03 1e+02 1e+02 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1024 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1024 generic generic pipe2 pipe2 Kseg Kseg nEBST nEBST broadcast on SP2 (P=8) broadcast on SP2 (P=16) message size[KBytes] message size[KBytes] 고려대컴퓨터구조/병렬컴퓨팅 연구실

  17. 1e+06 1e+06 1e+05 1e+05 time[usec] time[usec] 1e+04 1e+04 1e+03 1e+03 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1024 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1024 generic generic pipe2 pipe2 broadcast on cluster (P=8) broadcast on cluster (P=16) Kseg Kseg nEBST nEBST message size[KBytes] message size[KBytes] 고려대컴퓨터구조/병렬컴퓨팅 연구실

  18. 1e+06 1e+06 1e+05 1e+05 time[usec] time[usec] 1e+04 1e+04 1e+03 1e+03 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1024 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1024 generic generic scan on SP2 (P=8) scan on SP2 (P=16) rootp rootp brent brent pipe pipe message size[KBytes] message size[KBytes] 고려대컴퓨터구조/병렬컴퓨팅 연구실

  19. 1e+07 1e+07 generic generic 1e+06 1e+06 time[usec] 1e+05 1e+05 time[usec] 1e+04 1e+04 1e+03 1e+03 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1024 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1024 message size[KBytes] message size[KBytes] rootp rootp scan on cluster (P=8) scan on cluster (P=16) brent brent pipe pipe 고려대컴퓨터구조/병렬컴퓨팅 연구실

  20. Matrix multiplicatoin SP2 (16 porcessors) PC Cluster (8 processors) 고려대컴퓨터구조/병렬컴퓨팅 연구실

  21. Analytic prediction & experimental resutlts (bitonic sort) SP2 - 8 processors PC cluster - 8 processors 고려대컴퓨터구조/병렬컴퓨팅 연구실

  22. FFT SP2 (8 processors) PC Cluster (8 processors) 고려대컴퓨터구조/병렬컴퓨팅 연구실

  23. Parallel radix sort 1. Count : bucket sort, and get key counts. 2. Plan : gather key count information, then determine: Who will be in charge of each bucket of keys? 3. Exchange: move keys to selected owner processors 고려대컴퓨터구조/병렬컴퓨팅 연구실

  24. Load-balanced radix sort [Sohn98] versusPartitioned radix sort[Lee99] 고려대학교 전기전자전파공학부

  25. Times for communication (SP-2) Time The number of porcessors 고려대컴퓨터구조/병렬컴퓨팅 연구실

  26. Execution times: (SP-2) 고려대컴퓨터구조/병렬컴퓨팅 연구실

  27. Execution times: (PC cluster) 고려대컴퓨터구조/병렬컴퓨팅 연구실

  28. 결 론 • PC cluster - 저비용, 고성능 • Slow interprocessor communication (Gigabit ethernet, 광통신) • 소용처- Compute-bound 응용분야 고려대컴퓨터구조/병렬컴퓨팅 연구실

  29. 클러스터형 WWW 서버 고려대컴퓨터구조/병렬컴퓨팅 연구실

  30. 참고문헌/정보제공처 Beowulf 시스템 제작 방법 - Beowulf Project at CESDIS, http://beowulf.gsfc.nasa.gov/ - Beowulf HOWTO , http://www.sci.usq.edu.au/staff/jacek/beowulf/HOWTO/ - How to Build a Beowulf: a Tutorial, http://www.cacr.caltech.edu/beowulf/tutorial/ 리눅스 관련 - Linux Homepage, http://www.linux.org - Red Hat, http://www.redhat.com/ - Beowulf Ethernet Channel Bonding, http://beowulf.gsfc.nasa.gov/software/ bonding.html MPI& PVM 관련 - The Message Passing Interface (MPI) , http://www.erc.msstate.edu/mpi/, http://www-unix.mcs.anl.gov/mpi/index.html - MPICH(MPI Chameleon), http://www-unix.mcs.anl.gov/mpi/mpich/ - PVM(Parallel Virtual Machine), http://www.epm.ornl.gov/pvm/pvm_home.html 고려대컴퓨터구조/병렬컴퓨팅 연구실

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