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a90f3da122
@ -1,17 +1,18 @@
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\chapter{Software}\label{ch:software} % TODO ICH
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Neben der bereits erwähnten Hardware muss es natürlich auch Software, wie das Betriebssystem oder die Anwendungen geben, damit ein Cluster verwendet werden kann.
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\chapter{Software}\label{ch:software}
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Neben der bereits erwähnten Hardware muss es natürlich auch Software, wie das Betriebssystem oder die Anwendungen geben, damit die Leistung des \acrshort{hpc} genutzt werden kann.
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Im folgenden soll zunächst auf das Betriebssystem beziehungsweise die Anforderungen an ein Betriebssystem eingegangen werden.
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Des Weiteren ist auch das Remote Management wichtig.
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Des Weiteren ist auch eine Software für das Remote Management wichtig, da diese das Arbeiten mit dem Cluster signifikant verbessert.
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Danach sollen noch zwei Tools vorgestellt werden, mit denen der gesamte Einrichtungs- und Administrierprozess eines Clusters vereinfacht werden soll.
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Als letztes wird noch darauf eingegangen, für welche Art von Software ein \acrshort{hpc} genutzt werden kann und was die Software für Anforderungen erfüllen muss.
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Als letztes wird noch darauf eingegangen, für welche Art von Software ein \acrshort{hpc} genutzt werden kann und welche Anforderungen die Software erfüllen muss.
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\section{Betriebssystem}\label{sec:betriebssystem}
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%TODO CentOS
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%TODO Lightweight Kernel
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Für High Performance Cluster wird in den meisten Fällen ein Linux Derivat verwendet.
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Viele Betreiber der \acrshort{hpc} setzen auf RHEL, das von Redhat für den kommerziellen Markt entwickelt wird und dadurch zum Teil auch stabiler als andere Derivate läuft.
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Des Weiteren wird in \acrshort{hpc} meistens keine \glqq normale\grqq Consumer-Hardware verwendet, sondern spezielle Hochleistungskomponenten, die vom Kernel unterstützt werden sollte\cite{rhel}.
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Die Linux-Derivate beziehungsweise deren Kernel haben gegenüber Windows oder anderen Betriebssystemen den Vorteil, dass sie beliebig angepasst werden können und in den Rechenzentren dann eine speziell modifizierte Version genutzt werden kann.
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Viele Betreiber der \acrshort{hpc} setzen auf \acrshort{rhel}, das von Redhat für den kommerziellen Markt entwickelt wird und dadurch zum Teil auch stabiler als andere Derivate läuft.
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Eine weitere Möglichkeit ist das Betriebssystem CentOS.
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Dieses Betriebssystem baut auf \acrshort{rhel} auf, wird aber nicht direkt von RedHat, sondern von freiwilligen Entwicklern weiterentwickelt.
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Auf Web-Servern ist diese Distribution nach Debian und Ubuntu die am häufigsten genutzte\cite{os_usage_stats}.
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Da in \acrshort{hpc} meistens keine \glqq normale\grqq Consumer-Hardware verwendet wird, sondern spezielle Hochleistungskomponenten, die vom Kernel unterstützt werden müssen, sind die Enterprise Distributionen \acrshort{rhel} oder CentOS oftmals besser geeignet als zum Beispiel Debian\cite{rhel}.
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Die Linux-Derivate beziehungsweise deren Kernel haben gegenüber Windows oder anderen Betriebssystemen den Vorteil, dass sie beliebig angepasst, beziehungsweise auch neu kompliliert, werden können und in den Rechenzentren dann eine speziell modifizierte Version genutzt werden kann.
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In der Liste Top500 werden die offiziell 500 schnellsten Supercomputer aufgelistet.
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Anhand von Abbildung~\ref{fig:top500_os} wird deutlich, das Windows, Mac und BSD bis maximal 2016 in wenigen \acrshort{hpc} genutzt wurden, heutzutage wird aber ausschließlich Linux verwendet\cite{top500list}.
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\begin{figure}
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@ -28,24 +29,22 @@ Des weiteren sind die Kernel sehr effizient und versuchen einer Applikation mög
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\section{Remote Management}\label{sec:remote-management}
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% https://www.engr.siu.edu/staff1/ahmed/mywebpage/Maxwell_SIUC_HPC_Description_Tutorial.pdf
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% https://www2.latech.edu/~box/hapc/Chapter-1.pdf
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% - Oftmals keine Möglichkeit, direkt am Node zu arbeiten, weil wenig Platz im Rack/Cluster
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% - Local oftmals nur für Development, Production eher im Rechenzentrum, bessere Infrastruktur (Internet, USV, Stromversorgung, Sicherheit [Access Control], Klimaanlage, ...)
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% - Reset/Power on off
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% - Automatisierung
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% - ResourceManagement -> Jobs auf Cluster verteilen (meist nicht nur ein Nutzer, sondern mehrere, die gleichzeitig arbeiten wollen)
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% - Zentralisierte Authentifizierung
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% - Healthcheck
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% - Überwachung
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% - CPU Usage
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% - Temperatur
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% - ...
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%TODO Important
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Remote Management, also das Steuern und Überwachen von Geräten aus der Ferne, ist für Server und \acrshort{hpc} extrem wichtig.
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Ein \acrshort{hpc}, dass oftmals aus mehreren Racks besteht, kann natürlich nicht mit dem privaten Desktop-PC oder Laptop verglichen werden, auf die man relativ einfach pyhsischen Zugriff erlangen kann.
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Durch verschiedene Sicherheitsmechanismen wird der Zutritt zum Rechenzentrum und damit auch zur \acrshort{hpc}-Hardware erschwert und oftmals steht das Rechenzentrum auch gar nicht in der Nähe des Anwenders sondern zum Beispiel in der Nähe eines großen Internet-Knotenpunktes.
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Aber n
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Damit das \acrshort{hpc} trotzdem konfiguriert, gewartet und genutzt werden kann, wird viel Remote, über das Internet, gearbeitet.
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Der Administrator
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Durch verschiedene Sicherheitsmechanismen wird in vielen Fällen der Zutritt zum Rechenzentrum und damit auch zur \acrshort{hpc}-Hardware erschwert und oftmals steht das Rechenzentrum auch gar nicht in der Nähe des Anwenders sondern zum Beispiel in der Nähe eines großen Internet-Knotenpunktes.
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Um trotzdem (fast) alle Administrativen Aufgaben erledigen zu können, gibt es eine spezielle Schnittstelle, die oftmals auch direkt im Mainboard des Servers untergebracht ist.
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Diese Schnittstelle nennt sich zum Beispiel \acrshort{ipmi}.
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Über eine dedizierte Netzwerkschnittstelle und ein zusätzliches Management-Netzwerk kann Remote auf den Server zugegriffen werden, um zum Beispiel die \acrshort{cpu}-Auslastung, die Temperatur von RAM oder \acrshort{cpu} zu Überwachen.
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Im Extremfall kann sogar über das Internet ein neues Betriebssystem installiert werden\cite{ipmi_specs}.
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Zusätzlich zur Überwachung über \acrshort{ipmi} sind auch Healthchecks sinnvoll.
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Wenn zum Beispiel Container genutzt werden (dazu später mehr), kann in jedem Container eine periodisch ausgeführte Aufgabe eingebaut wird, die dann zum Beispiel alle 5 Sekunden überprüft, ob alles in Ordnung ist.
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Da ein \acrshort{hpc} in den seltensten Fällen von einem Nutzer alleine genutzt wird, müssen sich mehrere Nutzer Remote anmelden.
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Um zu regulieren, wer sich anmelden darf, welche Rechte die jeweilige Person hat oder um später zu rekonsturieren, welcher Nutzer welche Prozesse ausgeführt hat, muss auch ein Authentifizierungssystem genutzt werden.
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Als letztes ist auch noch die Automatisierung und das Resource-Management unerlässlich.
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Da viele Jobs nicht die gesamte Leistung des \acrshort{hpc} brauchen, können mehrere parallel ausgeführt werden.
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Diese Aufgabe wird zum Beispiel vom Resource-Manager erledigt.
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\section{xCAT}\label{sec:xcat}
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xCAT (Extreme Cloud Administration Toolkit) ist ein, von IBM entwickeltes, open-source Tool, dass zur Erstellung, Administration und zum Deployment von verteilten Systemen genutzt wird.
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@ -1,3 +0,0 @@
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\chapter{Fazit}\label{ch:fazit}
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% TODO
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@ -6,6 +6,6 @@
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\renewcommand{\date}{\today}
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\newcommand{\institutionName}{Duale Hochschule Baden-Württemberg}
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\newcommand{\paperName}{Betriebssysteme}
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\newcommand{\registerId}{9829423, }
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\newcommand{\registerId}{9829423, XXXXXXX} % TODO
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\newcommand{\kurs}{TINF20C}
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\renewcommand{\title}{High Performance Cluster}
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@ -8,12 +8,8 @@
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% Style variables
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%! IMPORTANT: The font size needs to be changed after the \begin{document} block in your main.tex
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% \newcommand{\mainFont}{TeleNeo Office} % Whatever font you want to use, needs to be installed on your computer
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% \newcommand{\mainFont}{Arial}
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% <\newcommand{\mainFont}{Arial}
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\newcommand{\lineStretchValue}{1.5}
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\newcommand{\coverSheetImages}{
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\includegraphics[width=0.4\textwidth]{images/dhbw-stuttgart}\hspace{1 cm}
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\includegraphics[width=0.4\textwidth]{images/TSY-transparent}
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}
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% Colors
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%! You can name as many colors as you'd like.
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@ -25,4 +21,4 @@
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%! fom_dark: 36665e
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%! dhbw_red: E2001A
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%! dhbw_grey: 7D8990
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\definecolor{accent-color}{HTML}{E20074} % This color will be used as highlight color in the chapter name
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\definecolor{accent-color}{HTML}{E2001A} % This color will be used as highlight color in the chapter name
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@ -8,3 +8,4 @@
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\newacronym{ml}{ML}{Machine Learning}
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\newacronym{dl}{DL}{Deep Learning}
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\newacronym{pc}{PC}{Personal Computer}
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\newacronym{ipmi}{IPMI}{Intelligent Platform Management Interface}
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@ -3,9 +3,14 @@
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\begin{titlepage}
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\centering
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\coverSheetImages
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\par\vspace{3cm}
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\includegraphics[width=0.4\textwidth]{images/TSY-transparent}
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\hspace{1 cm}
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\includegraphics[width=0.4\textwidth]{images/TSY-transparent} % TODO
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\par\vspace{0.5cm}
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\includegraphics[width=0.4\textwidth]{images/dhbw-stuttgart}
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\par\vspace{2cm}
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{\LARGE \institutionName \par}
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@ -29,9 +34,5 @@
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\vspace{0.25cm}
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{\large\itshape Betreuerin: Sophie Eichhorn\par}
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\vspace{0.25cm}
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{\large\itshape \date\par}
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\end{titlepage}
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14
main.bib
14
main.bib
@ -14,6 +14,12 @@
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year = {2005},
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}
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@online{ipmi_specs,
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author = {Intel Corporation},
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title = {Intelligent Platform Management Interface Specification v2.0},
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note = {Letzter Zugriff: 01.11.2021},
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url = {https://www.intel.com/content/dam/www/public/us/en/documents/product-briefs/ipmi-second-gen-interface-spec-v2-rev1-1.pdf},
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}
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@online{top500list,
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author = {TOP500.org},
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title = {TOP500},
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@ -55,6 +61,14 @@
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note = {Letzter Zugriff: 29.10.2021},
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url = {https://www.intel.de/content/www/de/de/high-performance-computing/what-is-hpc.html},
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}
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@online{os_usage_stats,
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author = {W3Techs.com},
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title = {Usage statistics of Linux for websites},
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note = {Letzter Zugriff: 01.11.2021},
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url = {https://w3techs.com/technologies/details/os-linux},
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}
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% Bilder
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@online{top500image,
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author = {Benedikt.Seidl},
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3
main.tex
3
main.tex
@ -40,7 +40,7 @@
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\include{includes/cover}
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\cleardoublepage
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\include{includes/statementofauthorship}
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% \include{includes/statementofauthorship}
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\cleardoublepage
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% \include{includes/abstract}
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@ -75,7 +75,6 @@
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\include{content/02_hardware}
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\include{content/03_software}
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\include{content/04_vor_-_nachteile}
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\include{content/05_fazit}
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% Literatur
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\cleardoublepage
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