Breve historia de la creación del laboratorio de supercómputo y visualización en paralelo.

Transcripción

1 Breve historia de la creación del laboratorio de supercómputo y visualización en paralelo. Cynthia Yesme Morales Rios. UAM-I Recibido: 19 de julio de 2007 Aceptado: 26 de julio de 2007 El Laboratorio Central de Investigaciones dio origen y cobija a uno de los laboratorios más importantes de la UAM Iztapalapa que es el Laboratorio de Supercómputo y Visualización en Paralelo, así como a otros más como son Resonancia Magnética Nuclear y Microscopía Electrónica. La figura del Laboratorio Central se concibió debido a que diferentes grupos de investigación de las Divisiones de Ciencias Básicas e Ingeniería principalmente y Ciencias Biológicas y de la Salud tenían necesidades comunes de equipo de alta tecnología con un alto costo; se pensó que ambas divisiones se podían apoyar en un afán de poder dotar de estas herramientas a diferentes grupos de investigación, se consideró que si se concentraba esta infraestructura en un mismo espacio que fuera accesible a todos los grupos de investigación se podría lograr este objetivo por lo que se construyó el Edificio I, con esta finalidad fue diseñado para albergar los Laboratorios de Supercómputo y Visualización en Paralelo, Resonancia Magnética Nuclear y Microscopía Electrónica. Gracias a que en 1990 CONACYT puso en operación un programa que se llamo PACIME (Programa de Apoyo a la Ciencia en México) fue que se pudo crear el Laboratorio Central, ya que el principal objetivo de este programa era el fortalecimiento de la infraestructura para la investigación de las diferentes instituciones. Las características que tenía esta convocatoria eran que, por cada peso que pusiera el CO- NACYT la institución se comprometía a poner otro peso, o sea, era una convocatoria de fondos. La UAM reconoció la importancia de esta convocatoria como una oportunidad justamente para adquirir aquella infraestructura de muy alto costo, además así poder estar a la vanguardia con la más alta tecnología que en aquella época ya se tenía en otras partes del mundo y que era necesaria para la Investigación. Había tres objetivos iniciales por los cuales se decidió crear el laboratorio de Supercómputo, uno ellos era el de las necesidades de aquellos investigadores que requerían de una infraestructura de alto rendimiento numérico (estamos hablando de muchos grupos en particular dentro de la División de CBI en diferentes campos disciplinarios) por un lado estaba esa necesidad de tener computadoras muy rápidas para procesamiento numérico con amplia memoria porque hasta entonces habíamos estado muy limitados en la infraestructura, otro era que en ese momento estaba ya impulsándose muy fuerte a nivel mundial toda la tecnología del cómputo en paralelo era algo que ya se veía en el escenario como muy importante. También se trazó como objetivo que la división debería de adquirir equipo de cómputo que tuviera arquitectura que permitiera el calculo de forma masivamente paralela para que la gente se fuera familiarizando con este tipo de arquitectura, fuera aprendiendo a utilizarla y se fuera desarrollando software adecuado para esa tecnología para que la UAM, fuera punta de lanza en este tipo de tecno- 46

2 Breve historia de la creación del laboratorio de supercómputo... Cynthia Yesme Morales Rios. 47 logías, otro de los objetivos es que justamente al tener la división la licenciatura en computación y al tener en aquel momento en estado de formación sus grupos de investigación en computación teníamos a varios profesores que estaban realizando sus estudios de doctorado en el extranjero en temas de computación, se consideró entonces que el laboratorio también debería de ser un espacio que ayudara a la formación de los estudiantes (al menos a los que estuvieran interesados en esa parte de la computación) tanto de licenciatura como los grupos de investigación que se fueran desarrollando con el tiempo porque el laboratorio pues sería también un espacio muy adecuado para que ellos contaran con una infraestructura muy avanzada que les permitiera desarrollar su investigación. Evolución de la Infraestructura de Supercómputo El Laboratorio de Supercómputo y Visualización en Paralelo (LSVP) está sustentado principalmente por la División de Ciencias Básicas e Ingeniería (DC- BI) de la Universidad Autónoma Metropolitana Unidad Iztapalapa (UAM-I) y entró en funcionamiento a finales del año Originalmente el LSVP contó con 2 equipos de cómputo, uno que se tradujo en la Thinking Machine para la arquitectura masivamente paralela y otro que se adquirió de Silicon Graphics que era para el Cómputo de Alto Rendimiento (CAR) Numérico, para uso inmediato y para todo lo que tenia que ver con visualización estas dos computadoras de varios procesadores. Una estaba basada en el uso de memoria compartida (Silicon Graphics, Power Challenge de 16 procesadores) y otra basada en el uso de memoria distribuida (Thinking Machines, CM-5 de 32 procesadores). El equipo de ese entonces se interconectó con un interruptor de alta velocidad (HIPI-Switch). Por varios años el LSVP funcionó con arquitecturas de Silicon Graphics. Sin embargo, el supercómputo ha evolucionado alrededor de los cúmulos de servidores y en esa dirección se ha movido el LSVP. La filosofía del LSVP es proveer recursos de cómputo y aplicaciones relacionadas con el cómputo de alto rendimiento. El principal énfasis ha girado sobre arquitecturas de cómputo en paralelo. En la actualidad, el equipo de cómputo del LSVP consiste en una malla heterogénea de computadoras administrada de manera unificada. En conjunto, se dispone de 312 procesadores con una capacidad acumulada de aproximada de 2000 Gigaflops. La malla está constituida por los siguientes cúmulos: Un cúmulo de procesadores Intel Xeon Woodcrest de 40 nodos duales con procesadores dual core (160 cores en total) conectado con un switch Infiniband de baja latencia. Número de Nodos: 40 nodos. Procesadores: Xeon-Woodcrest a 3 Ghz. Memoria: 4GB en RAM por nodo. Capacidad de Cómputo: 480 GFlops. Comunicaciones: Infiniband. Sistema Operativo: Linux. Distribución: Centos 4.4.

3 48 ContactoS 65, (2007) Tipo de uso: Divisional. Cola: Infiniband 1, Infiniband 2. Un cúmulo de 34 nodos duales Intel XEON a 2.4 GHz conectado por medio de un switch de tecnología Myrinet. Tipo de uso: Divisional Cola: Gigabit. Un cúmulo de 18 procesadores Power PPC 9700 G5 a 2 GHz con comunicaciones Gigabit- Ethernet. Número de Nodos: 34 nodos duales. Procesadores: Intel Xeon 2.4 Ghz. Número de Procesadores: 68 procesadores Memoria: 1GB en RAM por nodo. Capacidad de Cómputo: 272 GFlops. Comunicaciones: Myrinet Sistema Operativo: Linux Distribución: Centos 4.4 Tipo de uso: Patrocinado Cola: Myrinet. Un cluster de 16 nodos duales XEON a 2.4 GHz con comunicaciones Gigabit-Ethernet. Número de Nodos: 16 nodos duales. Procesadores: Intel Xeon 2.4 Ghz. Número de procesadores: 32 procesadores Capacidad de Cómputo: 128 GFlops. Comunicaciones: Gigabit-Ethernet Sistema Operativo: Linux Distribución: Centos 4.4 Número de Nodos: 6 PowerMac duales y 3 Xserve duales. Procesadores: PowerPC G5 a 2 Ghz. Número de Procesadores: 18 procesadores.

4 Breve historia de la creación del laboratorio de supercómputo... Cynthia Yesme Morales Rios. 49 Capacidad de Cómputo: 56 GFlops. Comunicaciones: Gigabit-Ethernet. Sistema Operativo: Mac OS X Panther. Software: Librerías paralelas LAM/MPI, Compiladores IBM XLF, Despachadores y planificadores de jobs PBS-Torque y Maui. Tipo de uso: Patrocinado. Un cúmulo de 7 nodos duales Xeon-Nocona. Número de Procesadores: 18 Procesadores: MIPS R1000 a 195 MHz. Memoria: 4.5 GB. Capacidad de Cómputo: 8 GFlops. Sistema Operativo: IRIX 6.5 Estado de funcionalidad: 90 %. Tipo de uso: Divisional GRIDS. Número de Nodos: 7 nodos duales. Procesadores: Xeon-Nocona a 3.2 Ghz. Número de Procesadores: 14 procesadores. Capacidad de Cómputo: 272 GFlops. Comunicaciones: Gigabit. Sistema Operativo: Linux. Distribución: Centos 4.4. Estado de funcionalidad: ********* Tipo de uso: Física de líquidos. Cola: Fisliq. Y una computadora Silicon Graphics Origin 2000 con 16 procesadores R Nombre: IXCHEL Es importante mencionar que parte de la infraestructura del LSVP ha sido obtenida por algunos investigadores y departamentos de la División de Ciencias Básicas e Ingeniería. Estos investigadores han obtenido de manera individual recursos externos y la parte correspondiente a cómputo se instala, se administra y se mantiene funcionando en el LSVP. Por supuesto que la instalación, puesta a punto y administración corre por cuenta del LSVP, a cambio el investigador y/o el Departamento tiene que retribuir con un 25 % de los procesadores instalados al laboratorio para que sean compartidos con los investigadores que hacen uso del LSVP. La Comisión de Cómputo Divisional y la DCBI implementaron esta política en el LSVP para promover que los investigadores tengan acceso a un gran poder de cómputo, lo cual sería difícil de obtener de manera individual, y apoyar las actividades de investigación con la intercomunicación, mantenimiento y la administración eficiente del equipo adquirido. La administración de tareas de todos estos recursos se efectúa mediante un esquema de apartado que consta de un despachador (MAUI) que se comunica con un sistema de Colas (PBS).

5 50 ContactoS 65, (2007) Adicionalmente a la infraestructura mencionada anteriormente el LSVP participa activamente en el proyecto de Grid Académia Mexicana (GRAMA). Las compañías LUFAC S.A. de C.V. e Intel Tecnología de México S.A. de C.V. donaron al LSVP el 28 de julio del 2004 procesadores Itanium para que estuvieran disponibles en el proyecto de GRAMA y así poder experimentar y explorar alrededor de la temática de un esquema de administración orientado a mallas de computadoras. Actualmente se prevé que continuará el LSVP operando en una plataforma UNIX de software libre debido que este tipo de arquitectura representa la mejor alternativa precio/desempeño al tipo de aplicaciones y desarrollos que se requieren en la DCBI. Semillero de Recursos Humanos El LSVP siempre se ha caracterizado por ser una herramienta de apoyo para el desarrollo de las actividades de docencia a nivel de licenciatura y posgrado e investigación principalmente; actualmente en el Laboratorio se desarrollan proyectos de las áreas de investigación de : Física, Química, Matemáticas, Computación, entre otras el LSVP ha respondido a las expectativas científicas de nuestros días. Pero también tiene la misión de crear recursos humanos que tengan una capacitación altamente especializada en las diversas tecnologías de la información para apoyar en las actividades del laboratorio y así poder adquirir el conocimiento que les permitirá desarrollarse mejor en el mercado laboral. El Laboratorio cuenta con distintos grupos de trabajo que son de primordial importancia para el funcionamiento de este: Clusters: es el grupo que se encarga de administrar el equipo de cluster además de solucionar problemas relacionados con los Clusters del LSVP, también instala, configura y monitorea Clusters en Linux y otras tecnologías de Cómputo de Alto Rendimiento (CAR). Seguridad: es el grupo que configura y monitorea Clusters en Linux además de que se encarga de la aplicación de políticas de seguridad para el laboratorio así como de monitorear y prevenir intrusiones no autorizadas al equipo que esta expuesto en la red, se especializa también en crear métodos o sistemas que previenen intrusiones no autorizados, también se encargan de hacer las actualizaciones a los principales servidores de Web, Mail y accesos remotos al máquinas de CAR. Proyectos Especiales: es un grupo avanzado de Web el cual se dedica a apoyar y asesorar con tecnologías de Web vanguardistas para las páginas del LSVP y de otras áreas, también participan en la impartición de cursos, asesoría y apoyo a otras áreas dentro de la institución. Programación en Paralelo: grupo que se encarga de probar y ejecutar aplicaciones de los usuarios, así como también en la participación de apoyo a investigadores para la paralelización de programas o la migración de programas seriales a paralelos, también buscan la optimización de programas a través de la optimización de estos. El Laboratorio también ha contado con la participación de estudiantes de otras disciplinas como son Física y Química que han permitido conocer más a fondo las necesidades de simular más eficientemente sus modelos, también contamos con la participación de estudiantes de Administración los cuales con sus conocimientos han enriquecido la organización y planeación en la utilización de recursos del Laboratorio, de la licenciatura de Diseño Gráfico y Comunicaciones que han trabajado en el diseño y contenido de Páginas o sistemas Web que se han desarrollado en el Laboratorio para la Unidad Iztapalapa, dándole al Laboratorio un esquema de trabajo multidisciplinario. Este documento se elaboró gracias a la participación y apoyo de: El Ing. Juan Carlos Rosas Cabrera, el Dr. Enrique Díaz Herrera, el Dr. José Luis Gázquez Mateos y muy en especial a nuestro equipo de trabajo que son todos los estudiantes que se encuentran en el Laboratorio. cs