Supercomputação. Simplificada.

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1 Supercomputação. Simplificada. INTRODUÇÃO AO WINDOWS HPC SERVER 2008 R2 SUITE O Windows HPC Server 2008 R2, solução de HPC de terceira geração da Microsoft, oferece uma solução abrangente e econômica para aproveitar a eficácia da computação de alto desempenho. O desempenho e a escalabilidade de nível internacional permitem a empresas de todos os tamanhos implantar rapidamente soluções que vão de estações de trabalho de HPC pessoais a grandes clusters com milhares de nós. Os clientes podem reduzir seus custos operacionais e de capital (a) adquirindo uma solução completa que elimina o tempo e o esforço necessários para reunir uma série de componentes diferentes, (b) aproveitando os investimentos tecnológicos e as habilidades dos funcionários existentes, (c) adquirindo um produto de preço razoável e (d) usando um conjunto rico e familiar de ferramentas administrativas com base no Windows Server. O Windows HPC Server 2008 R2 se integra facilmente com a infra-estrutura de TI existente para permitir que os usuários acessem recursos de HPC usando tecnologias conhecidas com base no Windows. Com um conjunto altamente integrado de cluster dedicado e ferramentas de desenvolvimento paralelas, com base no Visual Studio 2010, os desenvolvedores podem desenvolver aplicativos de HPC robustos e escalonáveis de maneira rápida e fácil. O Windows HPC Server 2008 R2 é complementado por um ecossistema rico de parceiros SI, ISV e OEM para garantir que os clientes tenham acesso aos aplicativos de sua escolha e aos recursos necessários para executá-los. VISÃO GERAL Inovação é a chave para o sucesso no ambiente competitivo de hoje. Para serem inovadoras, muitas empresas de uma série de setores, incluindo os de energia, serviços financeiros, governo, pesquisa meteorológica e ciências naturais, estão tentando resolver problemas inerentemente complexos que exigem a análise e o processamento de enormes quantidades de dados. Obter soluções para esses problemas exige ampla capacidade de computação, e é isso o que o Windows HPC Server 2008 R2 oferece. A solução de computação de alto desempenho (HPC) da Microsoft é fundamental para a inovação que oferece recursos de computação dedicados para ajudar os clientes a resolver simulações e modelos complexos com base em cálculos de longo prazo. SITUAÇÃO Os clientes exigem uma plataforma de HPC econômica e abrangente que seja fácil de implantar, gerenciar e usar com a infraestrutura existente. Atender a esses requisitos permite que os clientes façam mais em menos tempo e, assim, melhora a produtividade dos administradores de sistema, desenvolvedores de aplicativos e usuários finais. SOLUÇÃO O Windows HPC Server 2008 R2 oferece um conjunto abrangente de ferramentas de implantação, administração e monitoramento que são fáceis de implantar, gerenciar e usar com sua infraestrutura existente. O Windows HPC Server 2008 R2 permite uma adoção mais ampla de HPC permitindo aos usuários finais experimentar aplicativos de HPC por meio de tecnologias e ferramentas familiares do Windows. Uma ampla variedade de fornecedores de software líderes do setor desenvolveram seus aplicativos para trabalhar com o Windows HPC Server para que os usuários possam enviar e monitorar tarefas sem precisar conhecer interfaces de usuário novas ou complexas. Desenvolver programas paralelos exige ambientes de desenvolvimento integrados, além de suporte para padrões de computação distribuídos. O Visual Studio 2010 oferece um amplo ambiente de programação paralela e em cluster para o Windows HPC Server 2008 R2, incluindo um depurador paralelo nativo para desenvolver e resolver problemas de desenvolvimento paralelo. Além de suportar OpenMP, MPICH2 e serviços Web, o Windows HPC Server 2008 R2 também suporta

2 vários provedores de biblioteca numérica de terceiros, otimizadores de desempenho e compiladores. MAIOR PRODUTIVIDADE O Windows HPC Server 2008 R2 permite fazer mais em menos tempo e com menos esforço, reutilizando as habilidades existentes dos usuários e integrando as ferramentas que já estão em uso na empresa. Os administradores e desenvolvedores economizam tempo com uma plataforma de produtividade e desenvolvimento comum em estações de trabalho técnicas e clusters. Os administradores podem usar ferramentas de gerenciamento da Microsoft existentes para gerenciar de maneira centralizada sua infraestrutura do Windows Server inteira. O Windows HPC Server 2008 R2 suporta completamente interfaces de linha de comando para administradores e não exige que os usuários finais conheçam interfaces de linha de comando (CLIs) para aproveitar a potência de HPC. Os desenvolvedores de aplicativos podem trabalhar com ferramentas de desenvolvimento conhecidas, como o depurador paralelo nativo do Visual Studio, para desenvolver e resolver problemas de programas paralelos. As equipes podem gerenciar seus projetos e trabalhar juntas usando fluxos de trabalho com o Microsoft SharePoint Server DESEMPENHO ESCALONÁVEL O Windows HPC Server 2008 R2 se baseia na tecnologia comprovada de x64 bits do Windows Server 2008 R2. O Windows HPC Server 2008 R2 pode implantar e gerenciar com eficiência clusters de mais de Windows Servers. Ele inclui ferramentas de gerenciamento escalonáveis que ajudam os administradores de sistema a monitorar de maneira preventiva a saúde do sistema e manter a estabilidade do sistema. A interoperabilidade com o Windows Server 2008 R2 Enterprise e o Microsoft SQL Server 2008 oferece recursos de failover no caso de falha do sistema. Com o Windows HPC Server 2008 R2, agentes de WCF também podem utilizar serviços de failover. O armazenamento persistente de solicitações e respostas torna os aplicativos mais resistentes a falhas de rede e hardware. Implantação rápida de nós de computação em paralelo aproveitando o transporte do Windows Deployment Service (WDS) usando o arquivo Windows Imaging Format (WIM). Uma lista de tarefas mostra as etapas necessárias para concluir a configuração de um cluster completo. Uma nova interface de usuário e API novas estão incluídas para visualizar e acompanhar o progresso das implantações. Um assistente gráfico integrado ao Console de administração para criar imagens de nó de computação consistentes que possam ser criadas, modificadas e implantadas no cluster. Imagens de nó de computação podem ser geradas facilmente com a injeção de drivers, aplicativos ou patches. A capacidade de inicializar nós na rede usando uma conexão iscsi para permitir nós sem disco. A capacidade de fazer a inicialização dupla de nós para comutação dinâmica do sistema operacional em nós de computação para que os aplicativos Windows e Linux possam ser executados no mesmo cluster ao mesmo tempo (Figura 2). IMPLANTAÇÃO RÁPIDA E ESCALONÁVEL O Windows HPC Server 2008 R2 inclui assistentes, ferramentas, consoles de gerenciamento internos e uma Lista de tarefas (Figura 1) para simplificar o provisionamento de nós de computação. Os principais recursos são: Suporte para nós de estação de trabalho O Windows HPC Server 2008 R2 suporta a capacidade de executar trabalhos de computação de HPC em estações de trabalho Windows 7, estendendo a capacidade de computação de clusters existentes sem comprar hardware adicional.

3 Os administradores podem controlar quando a que hora do dia e em quais dias da semana as estações de trabalho Windows 7 ficam disponíveis para realizar tarefas de computação (Figura 3). O Windows HPC Server garante que os trabalhos sejam agendados nas estações de trabalho apenas quando elas estiverem disponíveis. Ce ntenas de apli c ativ os ISV comerciais empacotados e códigos de fonte aberta otimizados para o Window HPC Server. Agendador de trabalhos Um agendador de trabalhos de vários núcleos permite agendar por núcleo, soquete ou servidor e abrange uma série de tipos de aplicativo. O Windows HPC Server 2008 R2 oferece uma variedade de políticas de agendamento: Preempção, Prioridade, Crescimento e diminuição, Aterramento, Exclusivo e, novidade no R2, Agendamento equilibrado de serviço. O Agendador de trabalhos oferece várias interfaces para enviar trabalhos, incluindo GUI, Linha de comando, Windows PowerShell 2.0, COM,.NET e Interface de serviços na web de perfil básico de HPC do Open Grid Forum. Também inclui suporte para preparar e liberar tarefas executadas antes e depois de um trabalho para preparar e limpar nós. Uma interface de usuário e uma API novas estão disponíveis para visualização e análise do andamento do trabalho (Figura 4). A segurança é mantida sempre. Os proprietários de estação de trabalho determinam quais privilégios estão disponíveis para as tarefas de HPC realizadas em suas estações de trabalho. As estações de trabalho podem ser gerenciadas como nós de computação normais usando o gerenciador de clusters de HPC e monitoradas com o mapa Cluster Manager Heat de HPC. PLATAFORMA PARA VÁRIOS TIPOS DE APLICATIVOS O Microsoft HPC Pack 2008 R2 inclui tempos de execução, APIs e uma variedade de políticas de programação de tarefas que permitem que vários tipos de aplicativos HPC sejam desenvolvidos, implantados e gerenciados por meio de um único produto unificado. Isso inclui: Aplicativos baseados em MPI usando as bibliotecas MS-MPI da Microsoft (ou de terceiros) e tempos de execução, além de aplicativos com base em arquitetura orientada a serviços (SOA). Aplicativos de lote de longa execução ou aplicativos interativos de baixa latência. Aplicativos convenientemente paralelos assim como aplicativos que exigem ampla comunicação e sincronização entre nós. Planilhas do Excel e funções do Excel definidas pelo usuário (UDFs). MONITORAMENTO, ADMINISTRAÇÃO, DIAGNÓSTICO AND Incorporado REPORTING ao Windows Server 2008 R2, o Windows HPC Server 2008 R2 inclui ferramentas escalonáveis de gerenciamento, monitoramento, solução de problemas e geração de relatórios desenvolvidas com o uso de uma interface familiar System Center. Gerenciamento Os clusters podem ser gerenciados de modo programático por meio de interfaces de linha de comando, PowerShell ou linguagens de scripts como

4 PERL. Também podem ser gerenciados graficamente com o console de Administração. Clusters maiores podem ser particionados em grupos de nós para permitir o gerenciamento e a melhor correspondência de trabalhos com os tipos de servidor; alterações nos grupos de nós afetam imediatamente os trabalhos que estão em fila. O agrupamento de nós com base no local permite aos administradores visualizar, categorizar e agrupar operações em nós de computação com base em seus locais. Monitoramento O mapa de calor (Figura 5) fornece uma visão rápida e em tempo real do status do cluster inteiro. SQL Server e podem ser visualizados com os serviços de relatório do SQL Server ou no Excel. A versão mais recente inclui um banco de dados de relatório mais rico e uma API aprimorada para gerar relatórios personalizados (Figura 6). Os aprimoramentos da versão mais recente incluem a capacidade de personalizar o mapa de calor para monitorar até três métricas de nível de nó assim como a capacidade de codificar com cores as métricas para facilitar a visualização. Uma interface do usuário e uma API nova permitem acompanhar o andamento dos trabalhos. A infraestrutura de diagnóstico e relatório é integrada com a infraestrutura do Event Tracing for Windows (ETW) para facilitar a solução de problemas. APLICATIVOS DE ARQUITETURA ORIENTADA A SERVIÇOS (SOA) CRÍTICOS PARA OS NEGÓCIOS O Windows HPC Server suporta aplicativos baseados em SOA desenvolvidos com o uso do Windows Communication Foundation (WCF). A versão mais recente inclui aprimoramentos para desenvolver aplicativos de SOA críticos para os negócios, como: Uma nova política de agendamento de trabalhos equilibrada por serviços e otimizada para SOA e outras cargas de trabalho dinâmicas. Diagnósticos e relatórios Ferramentas de diagnóstico internas permitem aos administradores identificar e diagnosticar rapidamente problemas de hardware, software ou rede no cluster. A última versão inclui uma ampla estrutura de diagnóstico que permite a adição de testes de diagnóstico personalizados e a capacidade de alterar os parâmetros de diagnóstico durante a execução. Outros recursos como automação de rotina, tarefas redundantes e relatório e monitoramento inteligentes são possíveis com o uso do System Center Operations Manager Uma infraestrutura de relatório extensível permite aos administradores capturar e reportar mensagens personalizadas de erro, mensagens de status e dados de uso. Os dados são armazenados em um banco de dados Um novo modelo de programação do tipo ativar e reunir para implementar sessões que podem ser anexadas novamente, desagrupando solicitações e respostas, além de sessões duráveis, em que o tempo de execução de SOA persiste solicitações e suas respostas correspondentes em nome de clientes para que as solicitações não tenham que ser feitas novamente mesmo se os clientes ou agentes falharem. Ganchos de finalização que permitem aos desenvolvedores adicionar lógica para fazer a limpeza antes do encerramento de um serviço. Um depurador SOA de cluster e um criador de perfil SOA de cluster para a criação de aplicativos SOA HPC robustos e de alto desempenho. Um kit de desenvolvimento de software (SDK) HPC atualizado com código de exemplo que permite aos desenvolvedores criar com mais facilidade aplicativos

5 clientes com base em Java que se comunicam com serviços.net e se beneficiam do mesmo nível de recursos oferecido por clientes com base em.net Framework e WCF. MPI, REDE E INTERCONEXÕES DE ALTA VELOCIDADE O Windows HPC Server 2008 R2 reduz de modo significativo a complexidade da implantação de várias redes em um cluster fornecendo um assistente de rede, ferramentas de diagnóstico e uma maneira simplificada de fazer gerenciamento de drivers de rede. Os novos recursos e aprimoramentos incluem: Execução de planilhas do Excel em um cluster de HPC O Windows HPC Server 2008 R2 suporta a execução de instâncias do Excel 2010 nos nós de computação de um cluster de HPC, de modo que planilhas de longa execução e iterativas possam ser calculadas em paralelo para melhorar o desempenho. O suporte para a execução de planilhas do Excel em um cluster também inclui recursos desenvolvidos para serem executados sem interação do usuário, fornecendo uma plataforma robusta para calcular modelos autônomos do Excel. Suporte para as novas opções de rede, incluindo RDMA em Ethernet (iwarp) da Intel e hardware de taxa de dados quádrupla RDMA em Infiniband (40 Gbps). Otimização de implementações de memória compartilhada para novos processadores Intel com base em Nehalem. Recursos de depuração MPI por meio da integração do Visual Studio Um assistente de otimização de botão de pressão para LINPACK de alto desempenho. ACELERANDO O DESEMPENHO DO EXCEL 2010 Cálculos mais rápidos oferecem aos usuários da empresa e aos tomadores de decisão mais informações em menos tempo, permitindo análises mais completas, acesso mais rápido a informações importantes e decisões mais bem fundamentadas. O Windows HPC Server 2008 R2 permite a empresa usar clusters HPC para reduzir os tempos de cálculo para planilhas do Excel em uma ou mais ordem de magnitude, com escalação quase linear com mais cores. Funções definidas pelo usuário (UDFs) são um mecanismo bem estabelecido para estender o Excel, permitindo que funções contidas nas bibliotecas de extensão do Excel (XLLs) sejam chamadas a partir de células de planilha como qualquer função-padrão do Excel. O Excel 2010 estende esse modelo para o cluster de HPC permitindo que UDFs sejam calculadas em um cluster de HPC por um ou mais nós de computação, resultando em uma melhora significativa do desempenho.

6 REQUISITOS DE SISTEMA DO WINDOWS HPC SERVER 2008 R2 Os requisitos de hardware de sistema mínimos são parecidos com os requisitos de hardware do Windows Server 2008 R2, o Windows HPC Server 2008 R2 suporta até 128 gigabytes (GB) de RAM. Os processadores suportados incluem AMD Athlon 64, AMD Opteron, AMD Phenom, Intel Pentium com Intel EM64T, Intel Core 2 Duo com Intel EM64T e Intel Xeon com Intel EM64T. Requisito de CPU: Computador de arquitetura x64 com AMD Athlon 64, AMD Opteron, AMD Phenom, Intel Pentium com Intel EM64T, Intel Core 2 Duo com Intel EM64T e Intel Xeon com Intel EM64T. Suporte de sistema operacional: Mínimo de RAM: Máximo de RAM: Mínimo de espaço em disco para instalação: Volumes de disco: Placas de interface de rede: O Windows Server 2008 R2 HPC Edition e o Windows Server 2008 R2 Standard Edition suportam até quatro processadores por servidor. O Windows Server 2008 R2 Enterprise Edition suporta até oito processadores por servidor. 512 MB 128 GB 50 GB Um volume de sistema único é necessário para os nós de cabeçote e computação. Uma matriz redundante de discos independentes (RAID) é suportada mas não é necessária. O volume do sistema deve ser MBR. Volumes adicionais podem ser MBR ou GPT. Pelo menos uma placa de interface de rede (NIC) é necessária no nó do cabeçote e em cada nó de computação. Se uma rede privada for usada, o nó do cabeçote exigirá pelo menos dois NICs, e os nós de computação exigirão pelo menos um NIC. Cada nó também pode exigir um NIC de alta velocidade para uma rede de aplicativos. Todos os nós devem ter o mesmo hardware de rede.