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IMPLEMENTACIÓN DE UN CLÚSTER HOMOGÉNEO BASADO EN ROCKS CLUSTER DISTRIBUTION 6.1 (ESMERALD BOA)

Liliana Janeth Pacheco Jara

Personal en formación Escuela de Ciencias de la computación y Electrónica,

Universidad Técnica Particular de Loja

Loja, Ecuador ljpacheco@utpl.edu.ec

Roddy Andrés Correa Tenesaca

Personal en formación Escuela de Ciencias de la computación y Electrónica,

Universidad Técnica Particular de Loja

Loja, Ecuador racorrea@utpl.edu.ec

Blanca Cecilia Riofrío Pérez Personal en formación

Escuela de Ciencias de la computación y Electrónica,

Universidad Técnica Particular de Loja

Loja, Ecuador bcriofrio@utpl.edu.ec

RESUMEN/ABSTRACT: El presente artículo

informará acerca del uso de la plataforma Rocks Cluster Distribution 6.1 dentro del diseño de un cluster; se iniciará con una breve introducción de lo que son los clústeres, , luego se detallará la instalación de las herramientas necesarias junto con su configuración y finalmente se mostrará las pruebas de instalación. Vale recalcar que este paper tiene fines de lucro educativo dentro del ámbito de la arquitectura y computación paralela de tal forma que el estudiante adquiera los conocimientos necesarios para el uso de tecnologías adecuadas en la implementación de un clúster homogéneo. PALABRAS CLAVE: Rocks cluster distribution, clúster

homogéneo, arquitectura y computación paralela. In this paper we are going to talk about the Rocks 6.1 middleware in the design of a homogeneous cluster. Starting with a brief introduction of what are the cluster, then the tools and the configuration will be detail and finally the installation test will be show. Remember that this paper is for educational profit within the field of architecture and parallel computing so that student acquires the knowledge to the use the appropriate technologies in the implementation of a homogeneous cluster. KEY WORDS: Rocks cluster distribution, homogeneous

cluster, architecture and parallel computing.

1. INTRODUCCIÓN Un cluster se define como un grupo de múltiples computadoras unidos por una red de alta velocidad, de tal forma que el conjunto puede ser visto como una única máquina, dado que por su poder de computo puede resuelve problemas que un solo equipo de escritorio no podrá hacer [1]. De tal forma que los cluster computacionales se han convertido en una plataforma muy importante dentro de

las investigaciones científicas; por tal razón los administradores de clústeres han decidió tomar la rienda del caso y se han aportado con grandes milddleware; uno de ellos es Rocks Cluster Distribution que consiste en una distribución de Linux que facilita la instalación y administración de un cluster en nuestro caso homogéneo. En el presente artículo mostraremos las configuraciones principales el cluster con dos nodos, un nodo maestro y un esclavo, todo esto fue realizado de forma física para una mayor demostración de los beneficios que trae consigo un cluster.

2. ESTADO DEL ARTE A partir de los años 40 se denotó la presencia de las súper computadoras, hasta la actualidad se conoce cinco generaciones las cuales sin duda alguna han influido de forma sustancial para los avances de ciencia y tecnología a los cuales hoy se tiene acceso. En la década de los 60 aparecen las primeras máquinas paralelas, aunque con muy poco éxito comercial. La universidad de Illinois desarrolla el ILLIAC IV, el cual poseía 64 elementos de cálculo, que disponían cada uno de su propia memoria y estaban todos físicamente unios por medio de una red de interconexión propia del sistema. En la década de los 60 se crea además una auténtica industria informática alrededor de los computadores de la época evolucionados respecto a los primitivos y ello propiciado por el progreso de la electrónica en cuanto al tamaño de los circuitos, su costo de fabricación y su rapidez. La mayor parte de las máquinas paralelas de esta época, máquinas Cyber, se conocían como calculadores vectoriales y pos

eían un solo procesador. [1]

La computación paralela o procesamiento en paralelo consiste en acelerar la ejecución de un programa medinte su descomposición en fragmentos que pueden ejecutarse de forma simultánea, cada uno en su propia unidad de proceso. Surge así, de forma natural, la idea de la computación paralela, que genéricamente consiste en

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utilizar n computadores para multiplicar, idealmente por la velocidad computacional obtenida de un único computador. Por supuesto, esta es una situación ideal que muy rara vez se consigue en la práctica. Normalmente, los problemas no pueden dividirse perfectamente en partes totalmente independientes y senecesita, por tanto, una interacción entre ellas que ocasiona una disminución de la velocidad computacional. En este sentido se habla de mayor o menor grado de paralelismo en la medida en que un algoritmo sea más o menos divisible en partes independientes con igual costo computacional. [2] En la actualidad como ya se conoce son varias las empresas que usan este tipo de arquitectura paralela con la finalidad de operar como un único recurso computacional, sin embargo es importante mencionar que cada computador puede utilizarse de forma independiente o separada, es por ello que se intenta que los nuevos supercomputadores alcancen velocidades cada vez mayores con el fin de que se puedan solucionar fácilmente diversas aplicaciones del mundo real en cualquier ámbito en el que se las ocupe.

3. INSTALACIÓN Y CONFIGURACIÓN DE ROCKS CLUSTER DISTRIBUTION 6.1

Rocks Cluster está basado en el sistema operativo CentOS junto a un instalador anaconda que ayuda a simplificar la instalación en masa de los nodos. Esta instalación puede ser personalizada por los Cds Rolls, algunos de ellos son: SGE, Cóndor Roll, Lustre Roll, Java Roll y Ganglia Roll. En nuestro caso hemos elegido de acuerdo a nuestras necesidades los siguientes rolls:

- Os: es el sistema operativo de CentOS - Ganglia: sistema de monitoreo - Kernel: es el llamado núcleo de Rocks - Sge: es un sistema de cola de trabajos para

grid - Web-server: Ayuda con la instalación del

servidor web de Rocks cluster distribution

3.1TOPOLOGÍA

Previo a la instalación se debe considerar la topología a utilizar. En la imagen siguiente se muestra como el cluster homogéneo debe considerar la red privada y red pública.

Figura 1. Topología de red

4. REQUERIMIENTOS DE ROCKS 6.1 Al ingresar en la página web de rocks cluster nos recomienda las siguientes características para cada nodo:

Nodo Maestro: Es el que administrara los nodos esclavos, por lo tanto es solo uno, las características para ello son las siguientes: - Capacidad de Disco: 30GB. - Capacidad de Memoria: 1GB. - Tarjetas Ethernet: 2 puertos físicos, por ejemplo,

eth0" and "eth1. - Bios Boot: CD y red

Nodo Esclavo/s:

Pueden ser uno o varios nodos, los cuales son administrados por el nodo maestro, las características para estos son:

- Capacidad de Disco: 25GB. - Capacidad de Memoria: 1GB. - Tarjetas Ethernet: 1 puerto físico, por ejemplo, eth0. - Bios Boot: Red y CD.

4.1 CARACTERÍSTICAS DE EQUIPOS IMPLEMENTADOS

Nodo Maestro Componente Características

Sistema Operativo Win 7 Home Basic 64 bits

Procesador Intel 3

Disco Duro 500 GB

Memoria RAM 4 GB

Tarjeta Ethernet RJ45

Tabla 1. Características de nodo maestro

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Nodo Esclavo: Componente Características

Sistema Operativo Win 7 32 bits

Procesador Interl 2 DUO 3.0GHZ

Disco Duro 500 GB

Memoria RAM 4 GB

Tabla 2. Características de nodo esclavo

Router Componente Características

Modelo TP-LINK: TL-WR941ND

Puertos Ethernet 4 Velocidad de LAN inalámbrica de hasta 270 Mbps, basada en la especificación IEEE 802.11n (draft).

Antenas 3 tipo Interno(DATOS TECNICOS)

Memoria RAM 4 GB

Tabla 3. Características de router

Ethernet USB

Componente Características

Marca Terrax

Puerto RJ45

Tipo Ethernet Adaptador externo

Tabla 4. Características de Ethernet USB

5. INSTALACIÓN DE NODO MAESTRO Para comenzar con su instalación se debe insertar la imagen en cd de Rocks cluster 6.1 previamente descargado de su página oficial: http://www.rocksclusters.org/wordpress/?page_id=449. Una vez booteado el cd desde el CPU se procedió a levantar la imagen iso donde aparece la ventana inicial de Rocks; dado que se instaló un nuevo fronted se ingresó el comando build. A continuación luego de cargar todas las interfaces de red necesarias para el nodo maestro se procedió a seleccionar los rolls mencionados en el punto 2.1. Una vez realizado esto, se continua a personalizar la configuración del nodo; Rocks da la posibilidad de colocarle un nombre propio al nodo; el nuestro se llama” Nodo Maestro”. Ahora conlleva la parte más importante de la configuración que es la topología de red. Como ip privada en la eth0 se colocó una ip de: 10.1.1.2 con mascara de 255.255.255.0 mientras que para la ip publica la eth1 con una ip de 172.16.39.101 con mascara de 255.255.255.0. Su Gateway por defecto es 172.16.50.58 con un DNS server de 8.8.8.8. (Observar

Figura 1). Una vez culminada la instalación se procede a instalar el nodo esclavo mediante la consola de CentOS, ingresando el comando: insert-ethers donde se debe ingresar el tipo de aplicación, en este caso es Compute.

Figura 2. Tipo de aplicación

5.1 INSTALACIÓN NODO ESCLAVO

Para que el nodo Maestro detecte el nodo esclavo se debe bootear desde la red del equipo esclavo. Una vez que el nodo maestro detecto la dirección mac del nodo) del nodo esclavo (Observe la Figura),

Figura 3. MAC del nodo esclavo se coloca un asterisco que indica que el nodo esclavo está siendo instalado. Observar las imágenes consiguientes donde demuestra lo explicado.

Figura 4. Asterisco de instalación

6. RESULTADOS

Una vez que culminó la instalación del nodo hijo se procede a insertar en el terminal del nodo maestro el siguiente comando: “rocks list host” para comprobar que el nodo esclavo a sido detectado.

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Figura 5. Nodos instalados en fronted

Gracias a las utilidades del cluster implementado, se puede manipular totalmente el nodo esclavo, a continuación se muestran los comandos que comprueban lo dicho

a) Acceso al equipo esclavo desde maestro

Figura 6. Acceso al nodo esclavo

b) Apagado del equipo esclavo

Figura 7. Nodo esclavo apagado

c) Ping de nodo esclavo a nodo maestro realizado desde el master

Figura 8. Ping entre nodos

7. INCONVENIENTES DURANTE LA INSTALACIÓN

Durante la instalación de nuestro cluster se ha tenido dificultades como:

- Topología de red errónea. - Incompatibilidad con el hardware, debido a que se

necesita computadoras homogéneas. - El sistema de monitoreo Ganglia no reconoce, los

nodos instalados en el nodo maestro.

8. CONCLUSIONES Luego de la implementación del cluster virtual se puede llegar a las siguientes conclusiones.

- El proyecto ha sido de vital ayuda para contribuir

con el aprendizaje de los contenidos revisados en el componente educativo de Arquitectura y Computación Paralela a cerca de lo que son y cómo funciona un clúster, el mismo que está listo para trabajar cuando sea necesario. Es importante mencionar que una vez instalado y configurado el cluster se pueden realizar varias operaciones, como insertar, eliminar, listar e ingresar nodos, ya que estas operaciones son posibles de acuerdo a los roles instalados.

9. RECOMENDACIONES - Antes de empezar con la instalación del cluster es

importante armar bien la topología de red. - Identificar tecnologías homogéneas ya que con ellas

se evita varios inconvenientes de compatibilidad. - Descargar la imagen completa con todos los rolls

que vienen por defecto en rocks 6.1, ya que con ello no se tendrá inconvenientes al momento de la instalación.

- Tener cuidado al momento de escoger la partición del disco ya que si se elige automática el disco se formatea completamente del tal manera se recomienda seleccionar manual.

- Para que la instalación de los nodos sea efectiva en el nodo maestro, al momento de seleccionar COMPUTE usted secuencialmente debe bootear por red en el nodo esclavo para de tal forma pueda copiar los archivos del maestro.

10. REFERENCIAS

[1] A. Múnera, J. William, “Implementa tion of a homogeneous cluster to troubleshoot high computational complexity ”, IEEE Trans., Aceptado para su publicación.

[2]´Orts Escolano , S., & Morell Giménez, V. (s.f.). Computacion paralela. Recuperado el 06 de 11 de 2013, de http://www.dtic.ua.es/jgpu11/material/sesion1_jgpu11.pdf