Cluster Computing (eBook)

Vorwort 5
Inhaltsverzeichnis 7
Teil I Grundlagen 14
1 Von Megahertz zu Gigaflops 15
1.1 Ochsen oder Hühner? 15
1.2 Rechenleistung im Takt 17
1.3 Von-Neumann-Flaschenhals 19
1.4 Benchmarks 20
1.5 Amdahls Gesetz 22
1.6 Granularität 25
1.7 Parallele Leistungsmetriken 28
1.8 Notizen 30
2 Parallelrechner 33
2.1 Gemeinsamer oder verteilter Speicher 33
2.2 Verbindungsnetzwerke 36
2.3 Cluster-Computer 39
2.4 SETI@home und Grid-Computing 44
2.5 Notizen 46
3 Programmieransätze 49
3.1 Datenparallelität 49
3.2 Threads 51
3.3 Nachrichtentransfer 56
3.4 Notizen 59
Teil II Technik 62
4 Cluster-Design 63
4.1 Grundlegende Komponenten 63
4.2 Anforderungen an einen High-Performance-Cluster 64
4.3 Netzwerktechnik 65
4.4 CPU-Architektur 73
4.5 Arbeitsspeicher 74
4.6 Massenspeicher 75
4.7 Diskless nodes 77
4.8 Hardware-Monitoring 78
4.9 Unterbringung, Klima und Kühlung 79
4.10 Cluster now! 81
4.11 Besonderheiten von Knoten-Hardware 82
4.12 Schrauben oder kaufen? 83
4.13 Notizen 85
5 PCs vernetzen 87
5.1 TCP/IP-Grundlagen 89
5.2 Calculus – Der Beispiel-Cluster 92
5.3 Erstinstallation 93
5.4 Netzwerk-Basiskon.guration 102
5.5 SystemImager 109
5.6 Wichtige Netzdienste 116
5.7 Channel bonding 137
5.8 Diskless nodes 141
5.9 Notizen 152
6 Cluster-Dienste 155
6.1 LAM/MPI 155
6.2 Jobverwaltung und Batch-Systeme 163
6.4 Notizen 175
Teil III MPI 178
7 Grundlagen 179
7.1 Das Minimalgerüst 179
7.3 Kollektive Kommunikation 185
7.4 Anatomie der Nachrichtenübertragung 201
7.5 Nicht blockierender Nachrichtentransfer 217
7.6 Der MPI-Standard 225
7.7 Notizen 232
8 Fortgeschrittene Techniken 235
8.1 Kommunikator- und Gruppenmanagement 235
8.2 Fehlerbehandlung 242
8.3 Nutzerspezifische Datentypen 246
8.5 Notizen 268
9 Parallelisierungstechniken 271
9.1 Perfekte Parallelisierung 271
9.2 Geometrische Parallelisierung 301
9.3 Notizen 321
Teil IV Praxis 323
10 Debuggingmethoden und Entwicklungswerkzeuge für MPI- Programme 325
10.1 Kontrollausgaben 325
10.2 Debugger 329
10.3 Profiler 334
10.4 XMPI 336
10.5 Namen für MPI-Objekte 340
10.6 Notizen 342
11 Bibliotheken 345
11.1 Überblick 346
11.2 APPSPACK 358
11.3 FFTW 363
11.4 Tina’s Random Number Generator Library 368
11.5 Notizen 378
12 Benchmarks 379
12.1 Highly-Parallel LINPACK 379
12.2 Intel MPI Benchmarks 397
12.3 Notizen 404
13 Checkpoint-Restart 405
13.1 Überblick 405
13.2 Ckpt 409
13.4 Notizen 420
Teil V Anhang 422
14 Die C-Schnittstelle des MPI-Standards 423
14.1 Konstanten 423
14.4 Nicht blockierende Punkt-zu-Punkt-Kommunikation 429
14.5 Persistente Kommunikation 432
14.6 Abgeleitete Datentypen 432
14.8 Einfache Gruppen, Kontexte und Kommunikatoren 443
14.9 Kommunikatoren mit Topologie 449
15 Argumente aus der Kommandozeile einlesen 451
Literaturverzeichnis 455
Sachverzeichnis 461