Ein modularer, frei konfigurierbarer Arbeitsplatz-Compute Server

Verbundprojekt zwischen der TU Chemnitz und der TBZ-Pariv GmbH

Prof. W.Rehm

Gesamtziel / Aufgabenstellung

Ziel des Forschungsprojektes war die Konzeptionierung eines PC-Clusters. Konkret sollte eine kostengünstige Alternative zu proprietären Workgroup-Servern untersucht werden, um damit eine Art Personal-Compute-Server zu schaffen.

Dabei wurde das Gesamtziel in drei Aufgabengebiete unterteilt:

  1. Message-Passing Interface (MPI)
    Systemsoftware-Entwicklungen
  2. Design einer systemfreundlichen PCI-SCI Bridge mit optimiertem User-Interface (Virtual Interface Architecture)
    Hardware-Entwicklungen
  3. Integrierte Systemumgebung
    Benutzersoftware-Entwicklungen

Ein Schwerpunkt im Bereich der Systemsoftware-Entwicklungen lag in Zusatzentwicklungen für MPICH (s. report), um dafür mehrere Kommunikationsmedien zur selben Zeit verwenden zu können.
Ein zweiter Schwerpunkt bestand in der Entwicklung von Virtual Interface Architecture (VIA)-Systemsoftware (s. report), welche auf speziell optimierter Hardware aufsetzt und neben handelsüblichen Kommunikationsmedien als Basis für die MPI-Entwicklungen dient.

Die Hardware-Entwicklungen zielten auf eine Erweiterung bzw. Verbesserung der allgemeinen Architektur von PCI-SCI(Scalable Coherent Interface) ab. Dabei sollte neben der Möglichkeit via Distributed Shared Memory (DSM) Daten auszutauschen auch die Möglichkeit gegeben werden, vom User-Level aus DMA-Transfers im Sinne der VIA steuern zu können, um damit den Prozessor zu entlasten. Die Verfügbarkeit von DSM und DMA sollte die Implementierung effizienterer MPI-Kommunikationsbibliotheken ermöglichen.

Benutzersoftware-Entwicklungen waren angedacht, um den Umgang mit einem Cluster zu vereinfachen. Dies ist besonders im industriellen (d.h. nicht-wissenschaftlichen) Umfeld von großem Interesse.

Zusammenfassung / Ausblick

Obwohl nicht alle hochgesteckten Ziele vollständig erreicht werden konnten, konnten dennoch eine Vielzahl an Beiträgen auf dem Gebiet des Cluster Computing geliefert werden.
Mit Ende des Forschungsförderungsprojektes sollen jedoch die Arbeiten daran nicht eingestellt werden. Vielmehr sollen die gelösten Aufgaben und gewonnenen Erkenntnisse in die Bearbeitung neuer Fragestellungen einfließen.
Inzwischen hat auch die generelle Bedeutung und Akzeptanz des Cluster Computing stark zugenommen. Weltweit gibt es eine Vielzahl von Clustersystemen. Nicht zuletzt ist hier auch der an der TU Chemnitz angeschaffte 528-Knoten Cluster CLiC zu nennen, welcher sich durch ein sehr gutes Preis/Leistungsverhältnis im Hinblick auf die Rechenleistung auszeichnet.

Neben der eigentlichen Forschungsarbeit wurden auch zwei für den Themenbereich des Cluster Computing wichtige Veranstaltungen durchgeführt.

So wurde im März 1999 - in Fortsetzung einer durch uns initiierten Workshop-Serie - der 2. Workshop Cluster Computing in Zusammenarbeit mit der Universität Karlsruhe organisiert. Karlsruhe war dabei zugleich auch der Tagungsort.

Im November/Dezember 2000 konnte die Bedeutung der Technischen Universität Chemnitz auf dem Gebiet des Cluster Computing noch weiter hervorgehoben werden, in dem eine neue Konferenzserie von internationalem Rang - die IEEE International Conference on Cluster Computing - organisiert und auch ausgerichtet wurde. Mit über 160 Teilnehmern aus 22 Ländern und 62 wissenschaftlichen Beiträgen war die CLUSTER2ooo dabei eine der wichtigsten internationalen Konferenzen in diesem Gebiet.

Ein Prototyp des Arbeitsplatz-Compute Servers konnte auf der CeBit'2000 vorgestellt werden.

Referenzen

report (zip'd ps file, 850KB)


July 18th 2001