Clustering con PVM

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Versioni Compatibili Debian 7 "wheezy" Debian 8 "jessie"

Introduzione

PVM (Parallel Virtual Machine) è un software che permette a diversi computer in rete di essere utilizzati come se fossero uno solo, aggregando le risorse di ognuno per ottenere una capacità computazionale maggiore.
È una soluzione molto più economica e modulare che incrementare la dotazione hardware (CPU, RAM, etc.) di una singola macchina e permette di risolvere problemi molto complessi a costi molto contenuti.
Utilizzato oggi su larga scala, è considerato lo standard per quanto riguarda il calcolo parallelo.

Lo schema di funzionamento è abbastanza semplice: dato un insieme di macchine che si vogliono aggregare in cluster, su ognuna di esse si installerà e configurerà PVM. Ad installazione e configurazione completata, da ciascuna di queste macchine sarà possibile creare una vm cluster aggregando i nodi desiderati.

In questa guida verrà trattata la realizzazione di un cluster composto da due macchine: node0 e node1

Installazione e configurazione

PVM è presente nel ramo main dei repository di Debian e può essere installato semplicemente con:

# apt-get install pvm pvm-dev

Per poterlo utilizzare correttamente si dovrà modificare il file /etc/profile di ogni nodo aggiungendo:

#variable for PVM
PVM_ROOT=/usr/lib/pvm3
export PVM_ROOT
PVM_ARCH=`$PVM_ROOT/lib/pvmgetarch`
export PVM_ARCH
PVM_RSH=/usr/bin/ssh
export PVM_RSH
PVM_TMP=/tmp
export PVM_TMP
#Add pvm binary to PATH
PATH=$PVM_ROOT/bin:$PATH
export PATH

Si dovrà anche modificare il file /usr/lib/pvm3/conf/LINUX.def per specificare il metodo che si desidera utilizzare per connettersi (in questo caso SSH):

#LINUX.def
ARCHCFLAGS = -DSYSVSIGNAL -DNOWAIT3 -DRSHCOMMAND=\'''"/usr/bin/ssh\"''' \
                   -DNEEDENDIAN -DFDSETNOTSTRUCT -DHASERRORVARS \
                   -DCTIMEISTIMET -DSYSERRISCONST

I nodi che faranno parte del cluster dovranno essere specificati nel file /etc/hosts di ogni nodo:

127.0.0.1    localhost
127.0.1.1    debian

192.168.100.1  node0
192.168.100.8  node1

(Si faccia attenzione ad impostare i corretti hostname)

Infine, sempre su ogni nodo, si dovrà creare un utente specifico:

 
root@nodeX:~# adduser pvmuser

Suggerimento È possibile evitare il dover ripetere le configurazioni effettuate su ciascun nodo a patto di disporre di home directory condivise.

Connessione SSH senza password

Openssh-server dovrà essere installato su tutti i nodi interessati.
Affinché i nodi riescano a comunicare senza che sia necessario ogni volta inserire la password di login al momento della connessione SSH si dovrà generare una chiave nel server (si abbia cura di non inserire alcuna password...):

pvmuser@node0:~$ ssh-keygen -t rsa

e trasferirla sui nodi:

pvmuser@node0:~$ ssh-copy-id pvmuser@192.168.100.8

Identificazione dei nodi

Gli hostname degli host "partecipanti" al cluster dovranno essere inseriti nel file .rhosts presente nella home di pvmuser (creare il file se non esiste):

pvmuser@node0:~$ cat /home/pvmuser/.rhosts
node1 pvmuser
node0 pvmuser

Questa operazione dovrà essere fatta su ciascun nodo del cluster.

Avvio di PVM

PVM è pronto per essere lanciato da uno qualsiasi dei nodi:

pvmuser@node0:~$ pvm

pvm> conf
conf
1 host, 1 data format
                    HOST     DTID     ARCH   SPEED       DSIG
                   node0    40000    LINUX    1000 0x00408841
pvm> add node1
add node1
1 successful
                    HOST     DTID
                   node1    80000
pvm> conf
conf
2 hosts, 1 data format
                    HOST     DTID     ARCH   SPEED       DSIG
                   node0    40000    LINUX    1000 0x00408841
                   node1    80000    LINUX    1000 0x00408841
pvm> quit
quit

Console: exit handler called
pvmd still running.

Come si può notare tutte le operazioni sono state effettuate dentro la console di pvm.
Nello specifico:

• conf: mostra la configurazione attuale
• add <hostname>: aggiunge l'host all'elenco di pvm
• delete <hostname>: rimuove l'host dall'elenco
• quit: esce dalla console (pvm continua ad agire in background)
• halt: per interrompere pvm

Se si vuole evitare di dover ogni volta inserire gli hostname delle macchine appartenenti al cluster è possibile richiamare un file appositamente creato che contenga l'elenco degli host desiderati:

root@node0:~# cat /etc/pvm.nodes
node0
node1

Detto file dovrà essere richiamato in questo modo:

pvmuser@node0:~$ pvm /etc/pvm.nodes

Test di esempio

Nei repository sono presenti dei test di esempio che possono essere avviati dalla console di PVM:

root@node0:~# apt-get install pvm-examples

Per eseguirli dalla console di PVM si utilizzerà il comando spawn -> <program name>:

pvmuser@node0:~$ pvm

pvm> spawn -> hello
spawn -> hello
[5]
1 successful
t4000c
pvm> [5:t4000c] i'm t4000c
[5:t4000c] from t80008: hello, world from node0
[5:t4000c] EOF
[5:t80008] EOF
[5] finished

Happy clustering!

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