Проекты Отдела прикладных сетевых исследований НЦЧ РАН и Группы по вычислительной физике и сетевым исследованиям ИТФ им Л.Д. Ландау РАН

Контактная информация

Адрес:

Лесная улица, д. 9, ком. 202  
г. Черноголовка, Московской обл, 142432, Россия

тел: (495) 993-48-44

факс: (495) 993-58-17

e-mail: adm@chg.ru 

Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

 
Главная Публикации Основные принципы создания региональной информационно-вычислительной среды, положенные в основу реализованной в научном центре в Черноголовке современной компьютерной сети для науки и образования, С.А. Крашаков, Л.Н. Щур, 2000
Печать

Основные принципы создания региональной информационно-вычислительной среды, положенные в основу реализованной в научном центре в Черноголовке современной компьютерной сети для науки и образования

С.А. Крашаков, Л.Н. Щур

Тезисы докл. Всерос. конф. "Научный сервис в сети ИНТЕРНЕТ", г.Новороссийск, 18-23 сентября 2000, с. 144-145

Региональная сеть Научного центра в Черноголовке.

В докладе кратко изложены основные принципы создания региональной информационно-выислительной среды, положенные в основу реализованной в Научном Центре РАН в Чернологоловке современной компьютерной сети для науки и образования.

История

Региональная сеть Научного центра РАН в Черноголовке (далее - НЦЧ) существует с 1993 года и на сегодняшний день она соединяет все научные учреждения НЦЧ - 9 институтов РАН, Экспериментальный завод научного приборостроения РАН и Президиум научного центра. Финансирование создания сети осуществлялось в основном по проектам РФФИ 93-07-22858, 96-07-89266, 99-07-90084.

В качестве исходной предпосылки для создания сети было обеспечение доступа каждого научного сотрудника, аспиранта и студента к локальным, национальным и мировым информационно-вычислительным ресурсам непосредственно с их рабочих мест, а также интеграция вичислительных и информационных ресурсов Научного центра в единое пространство. Второй предпосылкой при создании сети с самого начала было сочетание принципов разумной достаточности (экономии средств) и избыточности для последующего развития.

К качестве основы для построения сети с самого начала (1993-94 гг.) была выбрана опорная сеть на основе многомодового оптического волокна, которая на сегодняшний день объединяет 7 наиболее крупных организаций и насчитывает 8 сегментов общей протяженностью свыше 10 км. 3 института, прокладка оптоволоконного кабеля до которых оказалась бы излишне дорогой, впоследствии были подключены в сеть с использованием оборудования Radio-Ethernet фирмы Aironet Wireless Communications (2 Мбит/сек). В настоящее время готовится увеличение скорости передачи до 11 Мбит/сек. В качестве оконечного оборудования для оптоволоконных каналов изначально было выбрано оборудование Ethernet 10Base-F производства СКБ ИРЭ г. Фрязино, а в качестве граничных маршрутизаторов - персональные компьютеры под управлением FreeBSD, что позволило достаточно быстро и с минимальными затратами построить скоростную сеть, которая и на сегодняшний день удовлетворяет практически всем потребностям институтов НЦЧ.

Заметим, что сеть НЦЧ РАН - первая в России, в которой был применен оптический кабель.

Тем не менее, в ряде случаев, например для совместного использования вычислительных мощностей различных организаций для проведения ряда расчетов, имеющиеся скорости оказываются недостаточными. Поэтому с 1999 года начат поэтапный перевод опорной сети на более скоростные технологии - прежде всего Fast Ethernet, а также ATM 155 Mbps (OC-3). Заложенные можности позволили в 1999-2000 гг. достаточно легко перевести 2 сегмента опорной сети на технологию Fast-Ethernet, перевод еще 2-х сегментов на 100 Mbps и одного сегмента на ATM 155 Mbps запланирован на осень 2000 года.

С 1993 г. региональная сеть входит в сеть FREEnet. Пропускная способность канала на Москву с 1994 по 1996 гг. возрастала с 2400 bps до 28.8 kbps, а с 1997 г. вступил в строй 2 Mbps канал Черноголовка-Москва, построенный на средства проекта РФФИ 95-07-20035.

Информационные ресурсы сети ChgNet.

В сети ChgNet успешно действуют информационные серверы (WWW, FTP, News), которые с самого начала создавались для обеспечения интересов научного центра. После ввода в эксплуатацию 2 Мбит/с канала Черноголовка-Москва FTP-сервер ftp.chg.ru стал доступен широкой общественности и с конца 1997 г. и по настоящее время он является крупнейшим ftp-архивом в России. Архив содержит все основное свободное программное обеспечение, необходимое для научной деятельности - операционные системы FreeBSD, NetBSD, OpenBSD и Linux, оконные интерфейсы X11, XFree86, KDE, GNOME, издательскую систему TeX, языки и системы программирования GNU C/C++, GNU Fortran, Perl, Python, графические программы Gnuplot, Xfig и др., библиотеки параллельных и распределенных расчетов PVM, MPI, ILU CORBA и многое другое.

Объем информации в архиве на июнь 2000 г. составляет 240 ГБ. Сервер является не только одним из самых популярных в России, но также популярен в республиках бывшего СССР, США, Канаде, Германии, Польше, Австралии. Примерно 25% пользователей сервера обращаются к нему из-за рубежа.

С 1995 года успешно функционирует система кеширования информационных потоков, позволяющая снизить нагрузку и эффективно повысить пропускную способность внешних каналов связи. Кроме того, проводимые в рамках проекта РФФИ 98-07-90293 исследования по созданию распределенной системы кеширования позволяют выравнивать загрузку каналов связи научных сетей России.

Созданы и успешно функционирую уникальные библиографические базы данных по статистической физике, генераторам случайных чисел и вопросам кеширования информационного трафика и смежным областям. Базы данных открыты для доступа всем пользователям.

Вычислительные ресурсы

В Институте теоретической физики создан вычислительный кластер на базе машин класса Pentium 300-550 MHz и Alpha 266-533 Mhz, часть машин этого кластера являются двухпроцессорными. Все компьютеры кластера, включая и машину Alpha 533 MHz работают под управлением FreeBSD и объединены в скоростную локальную сеть 100 Mbps (коммутируемый Fast Ethernet). На всех машинах установлены системы PVM и MPI для проведения параллельных расчетов. Суммарная максимальная производительность компьютеров кластера составляет 10.2 Гигафлопс. Это позволяет в ряде случаев достичь реальную  роизводительность более 2 Гигафлопс.

Вычислительный кластер в первую очередь используется для обучения студентов кафедры теоретической физики ФОПФ МФТИ навыкам параллельного программирования. Кроме того, он используется для проведения численных расчетов в различных областях теоретической физики. Например, для нейронных вычислений, которые будут подробно изложены в отдельном докладе.

Другим направлением использования вычислительного кластера является проведение распределенных вычислений для изучения функций протекания в критической области. Для этого нами разработана и развивается система ТОПОС, основанная на архитектуре CORBA. С использованием этой системы удалось получить исключительно точные результаты, подтвердить недавние теоретические предсказания, а также построить точную теорию конечно-мерных поправок и выяснить их универсальную природу.

Наконец, для высокоточного исследования трехмерной модели Изинга нами были построены на средства проекта РФФИ 96-02-18618, грантов Голландского научного общества NWO и ИНТАС специализированные процессоры, которые и до настоящего времени являются самыми быстрыми компьютерами для исследования трехмерной модели Изинга. Эффективная приведенная скорость вычислений каждого процессора составляет примерно 1 Гигафлопс.  Суммарная производительность комплекса составляет около 10 Гигафлопс.

Техническая реализация

Нами использолись такие технические решения, которые позволяли достичь максимальной эффективности на время выполнения задания в рамках выделенных средств. Для этого нами как правило использовались решения на базе персональных компьютеров с использованием программных средств public-domain. Например, один из маршрутизаторов опорной сети НЦЧ РАН работает на базе процессора i386 с тактовой частотой 40 Мгц, оперативной памятью 8 Мб, диском объемом 80 Мб под управлением операционной системы FreeBSD 1.1.5.1. Маршрутизатор работает с апреля 1994 года и до сих пор, непрерывно и без сбоев.

Серверы сети (включая и упоминавшийся сервер ftp.chg.ru) также построены в основном на процессорах фирмы Intel, или совместимых, и с использованием операционной системы FreeBSD. В редких случаях, в основном для учебных целей, используются серверы Windows NT.

Для граничного оборудования сети используется оборудование фирм CISCO и FORE, 3COM.

Кроме того, для возможности использования сотрудниками сетевых ресурсов из дома, в разных точках сети установлено большое количество, более 50, входных модемов. Это позволило значительно увеличить ресурсы сети, примерно на 400 компьютеров.

Выводы

Таким образом, построение в современных тяжелых экономических условиях компьютерной сети, удовлетворяющей всем требованиям для успешного осуществления научной и учебной деятельности, не только возможно, но и возможно с реализацией практически всех достижений  информационной науки и информационных технологий.

 

 
(c) Department of applied network research SCC RAS
Slideshow is powered by phatfusion / Design by Next Level Design / Script by Joomla!
XXX Porn Tube