Publication: Diseño y despliegue de un clúster de bajo presupuesto para el desarrollo de las prácticas de Programación de Sistemas Distribuidos (PSD)
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2018
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El segmento de la supercomputación sigue avanzando año tras año y, según la célebre lista TOP500, son cada vez más los sistemas que mejoran en potencia y eficiencia. Por definición, un clúster de ordenadores es un conjunto de máquinas que trabajan juntas y que, en determinados aspectos, podría contemplarse como un único sistema. Sin embargo, al hablar de clústeres, es fácil imaginar gigantescas instalaciones con grandes servidores que, además de ocupar un enorme espacio, también tienen un consumo de energía sumamente elevado.
La rápida evolución en los sistemas informáticos y en las redes de comunicaciones han permitido que el concepto de clúster se pueda aplicar a proyectos más modestos. Por ello, hemos creado nuestro propio sistema con Raspberry Pi, placas de bajo coste, bien equipadas y de fácil acceso para montar un sistema de cómputo paralelo económico y eficiente, el cuál no sólo es válido en el ámbito de la educación, sino que también puede emplearse para problemas de cómputo actuales.
Este Trabajo de Fin de Grado presenta el diseño completo y montaje de un clúster de bajo coste, modular y escalable, destinado a las prácticas de la asignatura de Programación de Sistemas Distribuidos. Para ello, no sólo se ha prestado especial atención al hardware, sino que también se ha desarrollado un software específico para el entorno en el que será ejecutado. Además, se detalla la construcción de varios modelos en los que se han realizado estudios de temperatura y rendimiento, tanto en situaciones estables como forzando al sistema con pruebas de estrés.
Otro de los aspectos relevantes de este trabajo es el análisis de rendimiento realizado, el cual compara nuestro sistema con otros de uso cotidiano, tales como un ordenador portátil. El software implementado consiste en una interfaz gráfica que hace más atractiva la interacción del usuario con el clúster, así como un completo sistema de comunicación cliente-servidor.
The segment of the supercomputing advances year after year and, according to the wellknown TOP500 list, there are increasingly more systems that improve their power and efficiency. A computer cluster is a set of machines that work together and can be seen as a single system. However, it’s easy to imagine huge facilities with large servers, occupying massive rooms. At present, the rapid evolution of computer systems and communication networks has allowed the clusters can be applied to much more humble projects. Since we’ve created a system using Raspberry Pi, a cheap, well-equipped and accessible boards to assemble an economical and efficient parallel computing system, which can be applied in the field of education, but can also solve current computational problems. This project presents a complete design and assembly of a low cost cluster to perform simulation tasks of the Distributed Systems Programming course. To that end, not only special attention has been paid to the hardware, but a specific software designed for the environment where it will be executed has also been developed. We detail the construction of several models, including a complete study of temperature and performance. Another relevant aspect of this work is the performance analysis, which compares our system with a regular computer. The software implemented consists on a graphical interface that makes the interaction with the cluster more attractive, as well as a complete client-server communication system.
The segment of the supercomputing advances year after year and, according to the wellknown TOP500 list, there are increasingly more systems that improve their power and efficiency. A computer cluster is a set of machines that work together and can be seen as a single system. However, it’s easy to imagine huge facilities with large servers, occupying massive rooms. At present, the rapid evolution of computer systems and communication networks has allowed the clusters can be applied to much more humble projects. Since we’ve created a system using Raspberry Pi, a cheap, well-equipped and accessible boards to assemble an economical and efficient parallel computing system, which can be applied in the field of education, but can also solve current computational problems. This project presents a complete design and assembly of a low cost cluster to perform simulation tasks of the Distributed Systems Programming course. To that end, not only special attention has been paid to the hardware, but a specific software designed for the environment where it will be executed has also been developed. We detail the construction of several models, including a complete study of temperature and performance. Another relevant aspect of this work is the performance analysis, which compares our system with a regular computer. The software implemented consists on a graphical interface that makes the interaction with the cluster more attractive, as well as a complete client-server communication system.
Description
Universidad Complutense, Facultad de Informática, curso 2017/2018