Despliegue de un Clúster HPC Utilizando Contenedores Docker

Abstract

En ambientes de computación de alto rendimiento (HPC por sus siglas en inglés de High Performance Computing), una de las tareas más difíciles, tanto para los administradores de sistemas como para los usuarios finales, es preparar el ambiente de trabajo (e.g., configuración del clúster) y resolver las dependencias de software. En este contexto, este trabajo propone una solución de software, basada en la moderna tecnología de contenedores Docker, para construir un clúster HPC virtual con computadores personales de manera simple y automática, particularmente para trabajar bajo el paradigma de paso de mensajes con el estándar MPI (Message Passing Interface). La solución de software propuesta, se despliega de forma automatizada en virtualmente cualquier ambiente que soporte la instalación de la herramienta Docker, permite cubrir múltiples casos de uso y provee flexibilidad en cuanto a requerimientos de software, hardware y disponibilidad de equipos de cómputo. Para demostrar la flexibilidad y conveniencia de la solución propuesta, en este trabajo presentamos dos versiones de instalación: uno con el sistema operativo Alpine y librería de comunicación MPICH, y el segundo utiliza el sistema operativo Ubuntu y la librería de comunicación OpenMPI. Para evaluar la efectividad de la solución propuesta, se realizan pruebas con ambas versiones en dos ambientes de prueba: usando una red local (con tres computadores conectados con Ethernet) y usando cinco nodos virtualizados. Los resultados demuestran que la solución desarrollada puede ser desplegada eficientemente en distintos ambientes (real y virtualizado), lo que la hace ideal para fines académicos.