听说HPC都是庞然大物？

提起高性能计算（HPC），

你最先想到什么？

是全球超算TOP 500

六连冠的天河二号？

还是帮助中国实现戈登·贝尔奖

零突破的神威·太湖之光？

超高运算速度，

超大运算资料量，

HPC正以前所未有的迅捷性，

促进人类信息处理能力再攀升。

有人说了，HPC如此高大上，要实现肯定很困难吧。

资深IT老司机告诉你：“不难，一点都不难，只要一台笔记本，咱们自己就能整！”

不过……

咱们整的是HPC演示环境啦！

1搭建前的准备

高性能计算机也被称作并行计算机，由很多台计算机同时并行计算，以解决一个复杂的问题。搭建高性能计算的演示环境之前，需要有一些考虑和准备。

首先是HPC集群软件的选择。

目前，HPC系统越来越多运行的是Linux OS，入围世界Top500的超级计算机100%采用的都是Linux系统。为了帮助用户更方便地搭建和使用HPC，Linux基金会成立了OpenHPC项目组，将软件包预先编译搭建好，这样用户就可以通过标准的Linux安装流程，快速安装部署一套HPC系统。

因此本次HPC演示环境搭建采用了OpenHPC软件，其网址为http://openHPC.community。以下是OpenHPC集群的架构图：

其次是OpenHPC软件模块。

OpenHPC可以支持的操作系统有CentOS，SuSe Linux，集群管理软件有Warewulf和xCAT，作业调度软件有PBSpro和Slurm等。考虑到CentOS用户比较多，Warewulf相对简单，PBSpro在国内有商业厂商支持，所以本次安装OpenHPC选择了CentOS、Warewulf和PBSpro的组合。

最后是笔记本上的虚拟平台。

笔者日常工作的笔记本是1台Dell Latitude 5490，Inteli5 1.7GHz CPU，16GB内存，500GB的SSD硬盘，运行Windows10  Enterprise。

由于需要创建虚拟主机，可以考虑采用的虚拟主机平台主要有三种：VMware Workstation 15 Player,  Oracle VM VirtualBox 和微软的Hyper-VManager。

由于VMware Workstation Player免费版本不可以同时支持多个VM(虚拟机)的运行，Oracle VirtualBox 的VM安装CentOS7.6时会出现鼠标点击无效的Bug，所以本次部署采用的是Windows10 Hyper-V。

万事俱备，即刻开始搭建HPC运行环境！

2HPC运行环境搭建八步走

1Windows10 Hyper-V虚拟平台的设置

① 开启Hyper-V模式支持：

在搜索栏输入“turn windows features”,进入配置窗口，勾选Hyper-V复选框，随后重启Windows10。

② 运行Hyper-V:

在搜索栏输入“Hyper-V Manager”，启动Hyper-V manager，随后将Hyper-V Manager连接到服务器：点击右侧的连接到服务器，选择本地，即这台笔记本电脑，本电脑的名字为“*DST2”。

2创建OpenHPC的管理节点——sms，并安装CentOS 7.6 操作系统

① 点击左侧的服务器“*DST2”,随后点击右侧的“New”，在弹出的菜单栏中选择“Virtual Machine”。

② 按照创建VM导航，创建OpenHPC的管理节点，在”name“处输入sms，作为VM的名字；随后选择Hyper-V支持的VM类型：第一代“Generation 1”，申请内存空间为2GB（CentOS最少需要2GB的内存，硬盘容量建议为40GB）。

③ 配置网络连接为连接外部网络”external”交换机，配置VM的本地硬盘为40GB。

④ OpenHPC支持的最新版本为CentOS7.6，可以在http://vault.centos.org/7.6.1810/isos/x86_64/CentOS-7-x86_64-DVD-1810.iso将CentOS7.6下载到本地。然后在Image file (.iso)处，指定CentOS ISO 文件的本地路径。

⑤ 完成设置后进入总结页面，点击“Finish”完成。

⑥ 开启sms的VM，在Virtual Machines的窗口中选择sms后，点击右侧菜单“action”下属“sms”的“connection”，连接完成后，点击弹出窗口“action”下的“start”开始。

⑦ 开始在sms vm虚拟机上安装CentOS7.6。选择”English”语言，时区可以选择“Shanghai,China”，在“Language Support”支持语言中点击“简体中文”。在software selection 中，安装最小包——带有Gnome Application图形界面的软件包。

⑧ 随后按照提示步骤进行配置，配置“Installation Destination”,然后等待大约2分钟，检测“Installation Source”完成，就会出现以下界面。

⑨ 点击“Begin Installation”开始安装，约安装1398个软件包，在此期间需要设置root的密码口令：

估计运行14分钟，就可以完成OS的安装。按“reboot”重启，在”Initial Setup”中，接受License许可。配置主机名和网络，将主机名设定为”sms”，网络eth0设置为”ON”开启。

⑩ 这里需要添加一个用户名，如“test“，输入口令，跳过google等用户注册，完成CentOS7.6 的安装。随即以“test“用户登录到系统，我们需要用root登录，点击右上角的开关按钮，选择”logout”退出用户“test”，然后用root重新登录系统。

3配置OpenHPC sms 管理节点的网络

① 配置Hpyer-v Switch网络

进入Hyper-v manager，通过“Virtual switch manager”创建2个网络，一个是“External”的OpenHPC External，用于连接外网Internet的访问，将连接sms的eth0网卡；一个是“Private”的OpenHPC Private，用于HPC集群的内部管理。

② 在Windows10的网络配置中，将OpenHPC External和vEthernet (default)设为共享。右键v Ethernet ,OpenHPC External 的网卡，点击Properties ->Sharing，在Internet Connection Sharing的下拉菜单中选择vEthernet(Default Switch)。

③ 配置sms节点的网络接口。在sms控制台上创建2个网络接口卡eth0，连接external网，eth1，连接private 网络。

重新连接sms，并start，用root登录后，启动一个terminal,运行

#pingwww.sohu.com，或者其他网络网址如www.sina.cn，可以ping通。(www.sohu.com或www.sina.cn是代表互联网上的一个主机名字，对应各自的IP地址，如果可以ping通，即表示可以和Internet网络连接。）

#yum list installed, 可以显示yum 运行正常。

4sms节点的配置和OpenHPC发行版本软件安装

① 设置再次确认和配置主机名  

#hostnamectl set-hostname sms

#hostname

可以显示主机名已经修改；

重新启动一个terminal，可以在提示符处，看到名字改为sms；

② 设置eth1网络接口IP地址为172.16.0.1/16，可以通过网络配置工具。

③ 配置/etc/hosts文件

#echo172.16.0.1 sms >> /etc/hosts

可以检查一下

#cat/etc/hosts  

④ 禁用selinux

#sestatus

#vim/etc/selinux/config

selinux=disabled

#reboot    

⑤ 安装OpenHPC release包：

#yum install http://build.openhpc.community/OpenHPC:/1.3/CentOS_7/x86_64/ohpc-release-1.3-1.el7.x86_64.rpm

⑥ 安装docs-ohpc包：

#yum install docs-ohpc

5创建计算节点vm，4台c1-c4

① 创建vmc1与sms的创建类似，需要配置2GB的内存和40GB的硬盘。此外，在配置网络时需要选择OpenHPCPrivate网络：

② 在安装选项中，选择后安装Operating System:

③ 配置c1的BIOS，引导为pxe，由legacy Network Adapter 最先引导；

④ 配置c1，添加网卡，选择添加Legacy Network Adapter, 并添加到OpenHPC Private网络中。

⑤ 设置Legacy Network Adapter 的MAC地址，c1的MAC地址的最后两位为01。

⑥ 依次创建c2-c4vm，并修改其MAC地址的最后2位分别为02-04。

6在sms管理节点安装OpenHPC软件

① 编辑input.local 文件

[sms]##cp /opt/ohpc/pub/doc/recipes/centos7/input.local input.local

[sms]#cp -p/opt/ohpc/pub/doc/recipes/centos7/x86_64/warewulf/pbspro/recipe.sh .

修改input.local文件，将计算节点private网络，进行pxe引导的网卡MAC输入到文件中：

#vim input.local

c_mac[0]=00:00:00:00:00:01

c_mac[1]=00:00:00:00:00:02

c_mac[2]=00:00:00:00:00:03

c_mac[3]=00:00:00:00:00:04

② 安装OpenHPC 软件

[sms]#export OHPC_INPUT_LOCAL=./input.local

[sms]#./recipe.sh

安装大约需要45分钟，具体时间由网络速度和CPU速度决定，此过程一结束，OpenHPC就成功安装到sms节点上。要注意的是，我们vmc1-c4计算节点没有BMC控制端口，需要在vm中手动开启。

7启动计算节点

① 在Hpyer-v Server，启动c1计算节点。随后依次开启c2,c3。不过开启c4的时候将会出错，这是因为笔记本电脑的内存无法支持第四个vm。

② 现在，笔记本电脑上已经完成了OpenHPC软件的部署，运行了3个计算节点，由一个sms管理节点进行管理。

8测试

① 测试节点是否正常运行

#pdsh-w c[1-3] hostname

② 用PBS队列交互式执行

[root@sms]#su– test

[test@sms]#mpicc-O3 /opt/ohpc/pub/examples/mpi/hello.c

[root@sms]#qsub-I -l select=3:mpiprocs=4

[root@sms]#prun./a.out 

这个命令的意思是在3个节点上，每个节点执行4次程序，结果在屏幕上显示。

③ 用PBS队列批处理执行

这个命令的意思是在2个节点上，每个节点执行4次程序，结果输出到job.out文件中。

至此，OpenHPC已经遵循手册要求在笔记本电脑上全部安装完成！

3安装经验

? 操作前先查阅一下OpenHPC的相关资料，包括安装手册、input.local和recipe.sh 3个文件；

? Windows10 Hyper-V 虚拟机sms的Internet访问，需要将网卡设置为”external”，并在Windows10 的网络设置中将“external”和”default”共享；

? Hyper-V计算节点vm c1-c3,引导网卡是“Legacy Network Adapter”,其内存需要2GB，另外硬盘方面的需求也比较大，笔者这次配置的是40GB；

? vm的名字和IP等按照input.local进行设定，会比较简单且易于维护；

? 结束前的代码。输入一段html内容到httpd的html目录：

[root@sms]#echo “<html><body><h1>style=”color:red;text-align:center;margin:1em;font-size:3em;\”>我爱祖国！</h1></body></html>”>> /var/www/html/index.html

随后打开浏览器，输入sms的地址，可以显示刚刚输入的内容。

以上就是本期高性能计算演示环境的搭建过程了，感兴趣的童鞋可以动手操作一下！