鳥哥的 Linux 私房菜
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簡易 Cluster 架設
最近更新日期：2003/05/20
　
近年來因為數值模式模擬的盛行，所以『平行運算』的架構也就越來越重要了！什麼是數值模擬呢？主要就是藉由一些物理理論去開發出來的一些『計算公式』，而這些計算公式藉由程式語言(例如C、Fortran等等)實際的將他編譯成為可執行的程式，最常見的例如中央氣象局不是每天都會預報天氣嗎？這個預報的動作就是利用數值計算去演算出來的。另外，還有空氣品質模式模擬，也是經過運算出來的，除此之外，例如天文、物理、水文等等很多方面的工作，都是利用這種數值模擬的運算的喔！不過，這些程式是很大型的！也就是說，他們在運算的時間是很長的，如果使用單顆 CPU 的話，不論這顆 CPU 的頻率與效能有多高，還是得要運算個好幾個鐘頭的～如此一來，對於像氣象預報這個急需時效性的工作可能就會有所延誤啊！不過，如果我將這個運算的工作同時丟給多顆 CPU 呢？也就是讓多顆 CPU 同時進行這個程式的運算工作，如此一來，將可以大大的減低時間的損耗了～這就是平行運算的簡單說明。在 Linux 平台上面，要達成簡單的平行運算，可以透過 MPI 的函式庫，例如 MPICH 就是一個很有名的 MPI 軟體喔！馬上來給他看看平行運算類型的 Cluster 建置吧！
　
原理：
　　：什麼是 Cluster 與 Cluster 的優點
　　：Cluster 的主從架構
　　：達成 Cluster 所需要額外功能 ( RSH ) 與軟體 ( MPICH )
架設流程：
　　：整體架構
　　：鳥哥的一個實例規範
　　：系統安裝 ( Red Hat 9 )
　　：防火牆 ( 含 NAT 主機 ) 與網路設定
　　：NFS 架設規劃(相當重要，參考說明)
　　：NIS 架設規劃
　　：RSH 設定
　　：安裝 Fortran 90 的編譯程式 PGI pgf90 ( PS. server version )
　　：安裝 MPICH
其他主機相關設定：
　　：X-Window Server/Slave 架構
重點回顧
參考資源
原理：
  • 什麼是 Cluster 與 Cluster 的優點

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    什麼是 Cluster 呢？目前常見的 Cluster (叢集)架構有兩種，一種是 Web / Internet cluster system，這種架構主要是將資料放置在不同的主機上面，亦即由多部主機同時負責一項服務；而另外一種則是所謂的平行運算了！平行運算其實就是將同一個運算的工作，交給整個 Cluster 裡面的所有 CPU 來進行同步運算的一個功能。由於使用到多個 CPU 的運算能力，所以可以加快運算的速度。目前比較常見於平行運算功能的，通常需要在超級電腦上面才看的到，這些超級電腦主要是用在天文、軍事、物理等需要很精密的、大量的運算的工作中，而考慮到穩定性，則通常是用在 Unix 系統上面的硬體架構上。不過，目前由於 PC 上面的 CPU 的運算功能越來越強大了～因此，當然很多程式開發者就動腦筋到 PC 上面來製作平行電腦的系統囉！我們這篇短文主要在介紹的就是『平行運算』這一類的 Cluster 了！
    　
    由於 Cluster 主要是用在平行運算上面的，而所謂的平行運算是使用到多顆 CPU 的運算功能，因此可以讓您的大型運算的程式很快的執行完畢！因此，如果你的工作環境當中，常常會使用到很耗 CPU 運算功能的程式時，就可以嘗試使用 Cluster 來進行工作囉！應該可以節省您不少的時間吶！此外，我們這篇短文主要是在 X86 架構下的 PC 來架設 Cluster 的喔！
    　
    不過，也需要特別留意的是，由於我們的 Cluster 是將一個工作平均分給所有的 node (註：一顆 CPU 在一個 Cluster 架構下，就稱為一個 node 囉！)，所以，萬一您做成的 Cluster 系統當中，所有的 node 並非完全相同的運算等級，那麼先做完工作的 node 將會暫停工作，會等到所有的 node 都進行完畢後，才會在進行下一動～所以啦！強烈的建議在同一個 cluster 的架構中，盡量所有的 CPU 都使用相同的 CPU 型號，應該會比較好一點喔！
    　
  • Cluster 的主從架構

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    最簡單的 Cluster 其實就是以一種主從架構來進行資料的運算工作的，圖示如下：
    • 上面的 Master 與 Slave 指的都是 CPU 喔！

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    • Master 那部機器上面必須要有可以將工作分配給各個 node 去工作的函式庫，也就是 MPI ，他最重要的功能就是將工作給他分配下去的啦！而最重要的軟體就是：(1)MPICH；(2)編譯器(compiler, 例如 Fortran)；

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    • 什麼是網路功能呢？如果 master 與 slave 是在同一部機器當中，例如雙 CPU 的主機板，那麼這裡就不需要網路功能啦！不過，如果我是使用四台雙 CPU 的 PC 呢？呵呵！那麼這四部主機就需要以高速網路架構進行連線啦！此外，還需要在這四部主機之間建立可以互通訊息的通訊協定才行，這方面的功能就含有：(1)R Shell, 亦即稱為 RSH；(2)NIS，使 Master 與 Slave 具有相同的帳號群組關係；(3)NFS，使讀取寫入的資料可以在同一個 partition 上面；

      • 　
    • Slave 就是單純的將來自 Master 的任務給他做完就是了！
    　
    整個主從架構大致上就是這樣啦！因此，可以知道的是，我們需要的就是上面那些咚咚囉！
    　
  • 達成 Cluster 所需要額外功能 ( RSH ) 與軟體 ( MPICH )

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    由上面的 Cluster 主從架構當中，我們知道 Master 與 Slave 之間的網路溝通很重要的一個咚咚，那就是 R Shell 囉！此外，還有將一個工作傳送給不同的 node 來進行計算的任務，就需要 MPICH 這個函式庫來進行！簡單的談一談這兩個玩意兒吧！
    　
    • RSH：

      • 在我們的 Linux 主機上面工作，通常使用 BASH 這個 shell 來傳達給 kernel 工作的訊息，以使主機正確的工作；而如果在不同的主機之間，那就可以使用 R Shell 來進行指令的下達喔，如此一來，我們就可以直接在 A 機器，向 B 機器下達工作的指令，而不需要登入 B 機器呢～那就是 RSH 的主要功能啦！最常見的 RSH 指令就是 rcp 與 rsh 了！有興趣的朋友應該知道以 man 來查尋一下該指令的用法囉！
      需要附帶一提的是，這個 RSH 是『相當危險』的一個服務喔！由於我們可以直接登入 RSH 主機，並且在上面進行指令的下達，為了避免還要輸入密碼的問題，因此通常 RSH 已經將信任主機設定好了，不過，由於 RSH 會啟動一些 port 來監聽 Clients 的需求，而偏偏這些 port 與 daemon 都還挺危險的，因此，『Cluster 最好是設定在內部網域當中，並使用私有 IP ，比較能夠避免危險』喔！此外，那個 Master 也必須要設定好一定程度的嚴密防火牆喔！
      　
    • MPICH：

      • MPI 是 Messages Passing Interface 的縮寫，他本身是一個規格很嚴密的通訊標準，主要的功能是在處理平行運算之間各個 node 的資料交換，請注意， MPI 並不是一套軟體喔！而至於 MPICH 就是符合 MPI 這個標準通訊協定的一套軟體了！因此，我們可以經由 MPICH 這個軟體提供的 MPI 函式庫來達成平行運算的功能喔！也就是說，我們所寫的程式，只要能夠使用 MPICH 提供的函式庫，那麼該程式就可以進行平行運算時候所需要的功能了，這就可以避免程式開發者還要去處理通訊節點上面的問題，而可以將程式開發的重心著重在程式本身的問題上面！
      MPICH 是由 Mathematics and Computer Science Division的 Argonne 實驗室所發展，詳細的資料可以參考：http://www-unix.mcs.anl.gov/mpi/mpich/
    　
    除了這兩個軟體之外，還需要 NIS 與 NFS 喔！所以啦！要建置一個 Cluster 的話，身為系統管理員的您，必須要學會的技能真是相當的多的，至少需要：
    　
    • 熟悉 Linux 的操作技巧；
    • 熟悉 Linux 基礎網路參數設定；
    • 熟悉 Linux 相關的 Server 架設(這方面請參考鳥哥的私房菜架站篇)；
    • 瞭解 RSH 的相關功能與設定技巧；
    • 瞭解 MPICH 的設定與相關功能；
    • 熟悉至少一種程式語言。
    　
    還真的是不好學啊！鳥哥也是新手玩弄 Cluster 說～大家一起研究研究吧！ ^_^
架設流程
    要架設 Cluster 當然就是需要多部的 PC 來連線啦！不然怎麼稱為 Cluster 呢？您說是吧！所以，無論如何，在架設 Cluster 之前，請務必要確認您的『所有硬體以及網路功能都是完整無缺的！』否則就無法繼續下去啦！另外，建議 Cluster 的所有主機規格盡量相同，可以避免等待的困擾呢！底下就來談一談整個架設流程吧！
    　
  • 整體架構

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    整體架構的架設當中，需要的所有軟體為：
    　
    • Master 主機安裝需要：
      • 防火牆的設定(含 NAT 架設)；
      • RSH
      • NIS Server
      • NFS Server
      • Compiler Install
      • MPICH Install
      • 其他特殊功能
      　
    • Slave 主機安裝需要：
      • 防火牆的設定
      • RSH
      • NIS Client
      • NFS Client
    　
    基本上，幾乎所有的工作都是在 Master 上面做啦！ Slave 最大的任務就是進行來自 Master 所要求的計算工作，因此，Slave 能夠越簡單越好～至於 Master 上面，由於我們都是在 Master 主機上面下達工作指令，而總不能老是在螢幕前面下達指令吧！因此上，Master 通常會有兩個網路介面，分別是對外的 Public IP 與對內的 Priavte IP。而既然 Master 有提供 Public IP 的設定，自然就比較擔心所謂的駭客入侵問題，所以啦，您的 Master 主機，要嗎就不要開放 Public IP ，要嗎就務必要設定很嚴密的防火牆，並且不必要的服務就盡量關閉他～畢竟我們的 Cluster 是要用來做為計算運作的，所以不必要的網路協定服務，當然就是關閉他啦！底下鳥哥將以自己的一個實際案例進行說明的啦！參考看看吧！
    　
  • 鳥哥的一個實例規範

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    在我這個案例當中， Cluster 主要的功能為：進行 MM5 這個氣象模式的運算以及 Models-3/CMAQ 這個空氣品質模式的運算，而由於這兩個咚咚都是使用 PGI Fortran 90 做為 Compiler ，因此，我就必須要進行 PGI 的安裝啦！而我的硬體架構主要是這樣的：
    　
    • Master ： 為雙 CPU 主機，使用 AMD MP 的 CPU ，並且有一顆 120 GB 的硬碟，此外，由於我的數值模式需要 PGI Fortran ，所以就必須要安裝 Server 版的 PGI Fortran 喔！
    • Slave ： 共有三部 Slave ，每一部均為雙 CPU 的 AMD MP 的 CPU ，並且有一顆 120 GB 的硬碟；
    • 連接 Master 與 Slave 的為 10/100/1000 的 Switch ，當然，四部主機(1 x master + 3 x slave)都是安裝 Intel 的 1GB 網路卡喔！
    　
    硬體連接有點像這樣：
    那麼底下就來談一談怎麼安裝他吧！
    　
  • 系統安裝( Red Hat 9 )

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    我的這個系統使用的是最新的 Red Hat 出版的 Red Hat 9 ，會用這個玩意兒最大的原因是因為 Red Hat 是目前支援的 Linux 軟體最多的一個 Linux Distribution 了，安裝他之後，就比較不會欠東欠西的，此外，很多的軟體都是以 Red Hat 做為測試的平台，因此我就選擇他來做為我的系統平台啊！另外，需要留意的是，由於 Slave 並不需要使用到圖形介面的功能，他單純是用在計算上面，因此我沒有在 slave 上面安裝圖形介面的打算～至於 Master 則安裝了 KDE 這個咚咚喔！好了，Linux 的安裝相信大家應該都要很熟悉了，所以我就不再談安裝的詳細步驟，僅提幾個特別需要注意的地方囉：
    　
    • Partition 方面：

      • 因為我的硬碟實在是在蠻大的，並且在 Slave 上面也是 120 GB 的硬碟，如果不將 Slave 的硬碟使用的話，實在覺得很浪費，因此，一開始我就規劃將四部主機的硬碟全部都以 NFS 分享到內部網域當中，而為了避免跟系統的檔案放在一起，因此，我就將硬碟分割出除了必要的 partition 之外，其他的就掛載在 /disk1 這個目錄當中，四部主機的 parition 都相同，分別是：
      　
      • /     : 10 GB
      • /var  :  5 GB
      • /tmp  :  3 GB
      • Swap  :  3 GB ( 因為我每部 Linux 主機上面都有 1.5 GB 的記憶體 )
      • /disk1: 96 GB
      　
    • 安裝時選擇的套件：

      • 所有的主機都需要底下的套件安裝(註：因為原本的筆記記錄的很亂，所以如果找不到相同的字眼，那就是我寫錯啦！)：
      • Administrattion Tools
      • Development Tools
      • Editors
      • Engineering and Scientific
      • FTP Server
      • Kernel Development
      • Network Servers
      • Server configuration Tools
      • Sound and vedio
      • System Tools
      • Text-based Internet
      • Windows File servers
      不過， Master 需要額外再增加 X Window 方面的支援，例如 KDE 與 X-Window System 這兩個主要的套件要勾選喔！
    　
    系統安裝大致上就是這些吧，如果有疏漏的，請未來在安裝完畢之後，再以原本 Red Hat 9 的光碟來重新安裝他吧！反正 Red Hat 系統都是以 rpm 來安裝的，挺容易安裝的喔！整個安裝完畢後，還花不到幾分鐘呢！
    　
  • 防火牆 ( 含 NAT 主機 ) 與網路設定

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    由於我們的 Cluster 主要是用在數值運算，因此，當然不需要對外開放網路服務啦！所以，最好就是以私有 IP 來進行網路的設定是比較好的！此外，最好還是要設定好防火牆的啦！我的網域參數預設是這樣的：
    　
    • Network/netmask：192.168.10.0/255.255.255.0
    • Master：(對外)140.116.xxx.yyy；(對內)192.168.10.30, Gateway 為對外的 Gateway 喔！並且有設定 NAT 啊！
    • Slave：192.168.10.10, 192.168.10.20, 192.168.10.40 三部，Gateway 為 192.168.10.30
    　
    網路參數的各個檔案是這樣的：
    　
    • 各個主機的主機名稱請修改：/etc/sysconfig/network
    • 各個主機的網路卡設定項目請修改：/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0
    • 各個主機的 DNS 查尋系統請修改：/etc/resolv.conf
    • 各個主機的內部主機名稱查尋系統請修改：/etc/hosts，我的 /etc/hosts 如下：

      • 127.0.0.1       localhost       localhost.localdomain
      192.168.10.10   node1.cluster
      192.168.10.20   node2.cluster
      192.168.10.30   server.cluster
      192.168.10.40   node4.cluster
    　
    而我的每部主機先將所有的網路服務都給他關掉去，僅剩下 SSH 這個網路協定存在而已～所以，我利用 Red Hat 提供的 ntsysv 這個指令來選擇開機時啟動的項目有：
    　
    • atd
    • crond
    • iptables
    • keytable
    • network
    • random
    • sshd
    • syslogd
    • xinetd
    　
    至於防火牆系統的規劃上面，由於 Master 主機 (192.168.10.30) 具有 NAT 的功能，所以必須要修改一下他的防火牆機制，因此，就有兩個不同的防火牆機制 scripts 囉！另外，由於擔心外來的入侵攻擊，因此，在這個 Cluster 的系統當中，我的 iptables 防火牆機制是使用『MAC(網路卡卡號)』來做為設定的基準，而不是使用 IP 啊！為什麼呢？因為反正我僅允許我自己同網域內的幾部電腦連進來而已，當然沒有必要針對 IP 啊！所以囉，就必須要收集四部主機的網路卡來允許他進入囉。此外，由於我可能並不在 Cluster 前面操作，因此會啟用一兩部主機的網路卡卡號，好讓他能夠進入 Cluster 呦！底下就將我的防火牆機制給他列出來一下：
    　
    • Master：
      • #!/bin/bash
      # This program is for iptables' rules
      # VBird 2003/05/02
      #
      # 0. PATH and modules
        PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin
        export PATH
        modprobe ip_tables
        modprobe iptable_nat
        modprobe ip_nat_ftp
        modprobe ip_nat_irc
        modprobe ip_conntrack
        modprobe ip_conntrack_ftp
        modprobe ip_conntrack_irc
      #
      # 1. clear the rules and make the policys
        iptables -F
        iptables -X
        iptables -Z
        iptables -F -t nat
        iptables -X -t nat
        iptables -Z -t nat
        iptables -P INPUT   DROP
        iptables -P OUTPUT  ACCEPT
        iptables -P FORWARD ACCEPT
        iptables -t nat -P PREROUTING  ACCEPT
        iptables -t nat -P POSTROUTING ACCEPT
        iptables -t nat -P OUTPUT      ACCEPT

      #
      # 2. NAT services
        echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
        iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.10.0/24 -o eth1 -j MASQUERADE
      #
      # 3. Trust network and conditions
        iptables -A INPUT -m state --state ESTABLISHED,RELATED  -j ACCEPT 
        iptables -A INPUT -i lo -j ACCEPT
        iptables -A INPUT -m mac --mac-source XX:YY:ZZ:WW:QQ:PP -j ACCEPT 
      # 上面這一行就是網路卡的卡號啦！
      　
    • Slave：

      • Slave 的防火牆機制跟 Master 幾乎一模一樣，只是因為在內部啊，所以不需要啟動 NAT 的服務即可！上面的給改一改先～
    　
    好啦！網路的設定與防火牆就到這裡為止，要記得喔，你的網路必須要已經能夠正確的啟動了！如果還是無法啟動網路，或者是防火牆機制還是有問題，那麼對外的那個網路卡的網路線還是先給他拔掉吧！比較安全一些些的啦！等到都設定妥當，尤其是防火牆，然後才來啟動他吧！
    　
  • NFS 架設規劃

    • 　
    由於我這裡預計要設定 NIS ，並且每部主機的 /disk1 都要分享出去，因此，每部主機都必須要開放 NFS 的服務喔！並且，每一部主機的設定都可以相同吶！這樣比較容易來設定囉～此外，比較不一樣的地方在於 Master 這一部，由於我的 Cluster 所有的帳號都在 NIS 的管制之中，因此，我將 Master 的 /home 也分享出來，並且每部 Slave 主機都掛載 Master 的 /home 才成！
    　
    這個 NFS 在 Cluster 當中是相當重要的，為什麼呢？因為我們不是在四部主機上面工作嗎，而這四部主機會去讀取的『資料』其實都是『在本機上面可以看的到的』資料才行，這還包括底下我們會持續介紹的 mpich 這個軟體的函式庫呢！也就是說：『在 Cluster 裡面，所有的機器會使用到的資料必須都在相同的目錄當中！』所以，這就是為什麼我們要對 /home 進行分享，以及進行 NIS 的設定了！此外，因為我的 Server 這部 Master 機器分享出去的目錄中，已經含有 /disk1 這個 partition，此外，還通通將他掛載在 /cluster/server 底下，因此，可以建議：『未來在安裝所有的 Cluster 需要的套件資料時，例如 Compiler 以及 MPICH 等等，都可以安裝到 /cluster/server 這個目錄底下，以使所有的主機都能夠使用同一個 partition 來源的資料喔！』
    　
    設定程序：
    　
    • Master：
       
      1. 啟動 portmap 並且設定開機啟動：
      [root @server root]# /etc/rc.d/init.d/portmap start
      [root @server root]# chkconfig --level 35 portmap on
      　
      2. 設定 NFS 分享出去：
      [root @server root]# vi /etc/exports
      /home  192.168.10.0/24(rw,async,no_root_squash)
      /disk1 192.168.10.0/24(rw,async,no_root_squash)
      [root @server root]# exportfs -rv
      [root @server root]# /etc/rc.d/init.d/nfs start
      [root @server root]# chkconfig --level 35 nfs on
      　
      3. 設定預計的掛載點：
      [root @server root]# mkdir -p /cluster/node1
      [root @server root]# mkdir -p /cluster/node2
      [root @server root]# mkdir -p /cluster/node4
      [root @server root]# mkdir -p /cluster/server
      　
    • Slave：
       
      1. 啟動 portmap 並且設定開機啟動：
      [root @node1 root]# /etc/rc.d/init.d/portmap start
      [root @node1 root]# chkconfig --level 35 portmap on
      　
      2. 設定 NFS 分享出去：
      [root @node1 root]# vi /etc/exports
      /disk1 192.168.10.0/24(rw,async,no_root_squash)
      [root @node1 root]# exportfs -rv
      [root @node1 root]# /etc/rc.d/init.d/nfs start
      [root @node1 root]# chkconfig --level 35 nfs on
      　
      3. 設定預計的掛載點：
      [root @node1 root]# mkdir -p /cluster/node1
      [root @node1 root]# mkdir -p /cluster/node2
      [root @node1 root]# mkdir -p /cluster/node4
      [root @node1 root]# mkdir -p /cluster/server
      　
    掛載程序：
    　
    • Master：

      • 將底下這些指令測試執行一下，如果成功後，將指令寫入 /etc/rc.d/rc.local 當中
       
      [root @server root]# mount -t nfs -o bg,intr server.cluster:/disk1 /cluster/server
      [root @server root]# mount -t nfs -o bg,intr  node1.cluster:/disk1 /cluster/node1
      [root @server root]# mount -t nfs -o bg,intr  node2.cluster:/disk1 /cluster/node2
      [root @server root]# mount -t nfs -o bg,intr  node4.cluster:/disk1 /cluster/node4
      　
    • Slave：
      將底下這些指令測試執行一下，如果成功後，將指令寫入 /etc/rc.d/rc.local 當中
      [root @node1 root]# mount -t nfs            server.cluster:/home  /home
      [root @node1 root]# mount -t nfs -o bg,intr server.cluster:/disk1 /cluster/server
      [root @node1 root]# mount -t nfs -o bg,intr  node1.cluster:/disk1 /cluster/node1
      [root @node1 root]# mount -t nfs -o bg,intr  node2.cluster:/disk1 /cluster/node2
      [root @node1 root]# mount -t nfs -o bg,intr  node4.cluster:/disk1 /cluster/node4
      　
    呵呵！這樣就設定成功了！我們每一部主機『看起來』就好像有 400 GB 的硬碟空間啊！可怕了吧！ ^_^
    　
  • NIS 架設規劃

    • 　
    NIS 的設定也是很簡單，不過主要還是需要分為 NIS Server 與 NIS Client 兩部份來設定的！請注意，在設定之前，就已經要將 NFS 搞定喔！這些流程都是有一定程度的相關性的呢！
    　
    • Master：

      • 在 Master 上面需要進行的工作很多喔！首先，一定要修改 ypserv.conf 以及其他相關的檔案的吶！
       
      1. 啟動 time 與 time-udp 這兩個預先要啟動的 daemon
      [root @server root]# chkconfig --level 35 time on
      [root @server root]# chkconfig --level 35 time-upd on
      [root @server root]# /etc/rc.d/init.d/xinetd restart
      　
      2. 建立 NIS 的領域名稱 (我這裡是設定為 cluster )： 
      [root @server root]# nisdomainname cluster 
      [root @server root]# echo "/bin/nisdomainname cluster" >> /etc/rc.d/rc.local 
      [root @server root]# echo "NISDOMAIN=cluster" >> vi /etc/sysconfig/network
      　
      3. 建立 NIS 設定檔：
      [root @server root]# vi /etc/ypserv.conf (在這個檔案內增加三行即可)
      127.0.0.0/255.255.255.0   :  *  :  *  :  none 
      192.168.10.0/255.255.255.0:  *  :  *  :  none 
      *                         :  *  :  *  :  deny 
      [root @server root]# touch /etc/netgroup
      　
      4. 啟動 NIS：
      [root @server root]# /etc/rc.d/init.d/ypserv    start 
      [root @server root]# /etc/rc.d/init.d/yppasswdd start 
      [root @server root]# chkconfig --level 35 ypserv on 
      [root @server root]# chkconfig --level 35 yppasswdd on
      　
      5. 製作資料庫：(每次有更動使用者資訊時，就必須要進行這個步驟！)
      [root @server root]# /usr/lib/yp/ypinit -m
      [root @server root]# chkconfig --level 35 ypserv on 
      [root @server root]# chkconfig --level 35 yppasswdd on
      　
    • Slave：

      • 至於 NIS Client 則是需要設定 yp.conf 這個檔案呢！
       
      1. 建立 NIS 的領域名稱 (我這裡是設定為 cluster )： 
      [root @node1 root]# nisdomainname cluster 
      [root @node1 root]# echo "/bin/nisdomainname cluster" >> /etc/rc.d/rc.local 
      [root @node1 root]# echo "NISDOMAIN=cluster" >> vi /etc/sysconfig/network
      　
      2. 建立 NIS 查尋的主機名稱：
      [root @node1 root]# vi /etc/yp.conf 
      domain cluster 
      ypserver server.cluster
      　
      3. 修改密碼驗證方式：
      [root @node1 root]# vi /etc/passwd (在這個檔案的最底下新增如下一行)
      +::::::
      [root @node1 root]# vi /etc/nsswitch.conf 
      passwd:     files nis nisplus 
      shadow:     files nis nisplus 
      group:      files nis nisplus 
      hosts:      files nis dns 
      　
      4. 啟動 NIS：
      [root @server root]# /etc/rc.d/init.d/ypbind    start 
      [root @server root]# chkconfig --level 35 ypbind on 
      　
    呵呵！不囉唆！馬上就設定妥當啦！
    　
  • RSH 設定

    • 　
    這個 RSH 已經提過了，主要的功能是提供 Master 可以使用 R 指令(如 rsh, rlogin, rcp 等等)來進行 slave 端主機的操控的！所以啦， RSH daemon 主要是在 slave 機器上面架設的喔！與 Master 就無關啦！Master 只要能夠執行 R command 即可！雖然是如此，不過，在我的測試當中，最好 Master 也啟動 RSH 比較好一些些囉！在底下的設定當中，我們假設 Server 上面的所有使用者都可以使用 R command 呢！設定的方法很簡單啊！
    　
    • Slave & Master：

      • 底下的設定在 Master 與 Slave 上面都需要動作喔！設定一樣即可！
      1. 啟動 RSH 囉！
      [root @node1 root]# chkconfig --level 35 rsh on
      [root @node1 root]# /etc/rc.d/init.d/xinetd restart
      　
      2. 編輯可使用 R command 的主機設定檔：
      [root @node1 root]# vi /etc/hosts.equiv
      server.cluster +
      　
      特別注意，由於 RSH 預設就是不支援 root 使用 R command ，所以您必須要到 master 上面去，並以一般身份使用者進行 R command 的測試才行喔！不要直接以 root 工作，會無法成功的啦！(顯示 permission deny 的啦！)
    　
    • Master：

      • 由於 RSH Server 上面的設定中，您的 User 家目錄必須要存在一個名為 .rhosts 的檔案，原本我的 Server 上面就有一個名為 test 的使用者，而並且為了讓我未來新建立的使用者都能夠使用 R command ，所以我在 Master 這部機器上面做了這樣的動作喔：
      [root @server root]# vi /home/test/.rhosts
      server.cluster
      [root @server root]# vi /etc/skel/.rhosts
      server.cluster
      [root @server root]# chmod 644 /etc/skel/.rhosts
      　
    這樣就妥當的設定好了 RSH 囉！
    　
  • 安裝 Fortran 90 的編譯程式 PGI pgf90 ( PS. server version )

    • 　
    我由 PGI 的官方網站下載了最新的 PGI Server 套件，請特別留意的是，由於 PGI 有兩種模式，一種是工作站(Workstation)一種則是伺服器(Server)模式，其中，工作站僅能提供單一主機來操作，無法進行 Cluster 的功能的！因此，請務必要下載 Server 的版本，並且是支援 Linux 版本的喔！不要搞混了！ PGI Fortran Server version 的下載網址在這個地方：http://www.pgroup.com/downloads.htm，請自行下載吧！比較需要留意的是，從上面這個網站下載的版本僅是分享軟體的版本，您安裝之後可以具有 15 天的免費使用期限，超過期限之後，又需要重新安裝一次，很是麻煩的啦！如果您的 Cluster 是用來進行學術研究的，那麼在測試完成之後，可能需要去他的網站註冊，這個註冊的費用差異可就很大了～因為未來我的 Cluster 需要一直不斷的運作，因此是需要去註冊的啦！並且，我只會用到 Fortran 這個編譯器，因此，我就直接使用 PGIHPF 這個版本來測試安裝而已，而不是使用全部 ( 含 PGI Fortran 與 C ) 的版本喔！因為註冊的價差差了兩～三萬台幣啊！安裝 Fortran 真是很簡單的啦！假設您將 linux86-HPF.tar.gz 放置在 /root/software 底下，則：(註：以下的動作僅只要在 Master 上面進行即可喔！)
    　
    1. 建立 pgi fortran 在 /cluster/server/program/pgi 底下：
    [root @server root]# cd /usr/local/src
    [root @server src]# mkdir pgi-fortran; cd pgi-fortran
    [root @server pgi-fortran]# tar -zxvf /root/software/linux86-HPF.tar.gz
    [root @server pgi-fortran]# ./install
    接下來會有一些問題，請依序回答您的問題喔！
    至於授權嘛！請建立吧！
    最重要的地方，是在第三個問題，他會問你要安裝的目錄，請選擇
    /cluster/server/program/pgi
    　
    2. 修改個人參數：由於 RSH 不以 root 工作，所以我以使用者 test 來測試：
    [root @serer root]# vi /home/test/.bashrc
    # 加入這幾行關於 PGI 的咚咚：
    PGI=/cluster/server/program/pgi
    export PGI
    PATH=$PGI/linux86/bin:$PATH
    　
    3. 設定查尋路徑：
    [root @server root]# vi /etc/man.config
    # 加入這一行：
    MANPATH /cluster/server/program/pgi/man
    　
    這樣就好了嗎？！沒錯！確實是這樣就完成了！很是簡單吧！ ^_^要注意的是：
    　
    • 記得 pgf90 必須要讓所有的 node 都能夠讀的到，所以一定要安裝在 Server 的分享出去的目錄當中，我這裡的例子就是安裝在 /cluster/server/program/gpi 這個目錄當中囉！
    • 執行檔要能夠執行，當然是必須要讓目錄在 PATH 這個變數底下，而我的 pgf90 是在 /cluster/server/program/pgi/linux86/bin 底下，所以，您的 PATH 必須要含有這個目錄才行！
    　
    大概就是如此囉！
    　
  • 安裝 MPICH

    • 　
    前面我們提過了，安裝 MPICH 是平行運算裡面最重要的一項工作了！因為我們就是靠他來幫我們達成運作的啊！那麼怎麼來安裝呢？又是簡單得不得了啊！首先，請先下載 mpich 吧！下載的網址在底下，我是以 mpich 1.2.5-1a 來測試的喔！
    　 　
    假設您將 mpich 下載在 /root/software 裡面，並且預計要安裝到 /cluster/server/program/mpich 當中，而且僅安裝 Fortran 而已的話，可以這樣做：
    　
    1. 建立 mpich 在 /cluster/server/program/mpich 底下：
    [root @server root]# cd /usr/local/src
    [root @server src]# tar -zxvf /root/software/mpich.tar.gz
    [root @server src]# cd mpich-1.2.5
    [root @server mpich-1.2.5]# ./configure --enable-debug \
    > -fc=pgf77 -f90=pgf90  \
    > --prefix=/cluster/server/program/mpich
    [root @server mpich-1.2.5]# make && make install
    　
    2. 建立可以利用的主機狀態：
    [root @server mpich-1.2.5]# cd /cluster/server/program/mpich/share
    [root @server share]# vi machines.LINUX
    node1.cluster:2
    node2.cluster:2
    node4.cluster:2
    server.cluster:2
    # 這個檔案當中，格式為 <主機名稱>:<主機的 CPU 個數>
    　
    3. 建立需要的變數：(又是以 test 為準喔！)
    [root @server root]# vi /home/test/.bashrc
    # 加入這一些資料：
    PATH=$PATH:/cluster/server/program/mpich/bin
    export PATH
    MPI_HOME=/cluster/server/program/mpich
    MPI_ARCH=$MPI_HOME/bin/tarch
    export MPI_ARCH MPI_HOME
    [root @server root]# vi /etc/man.config
    # 加入這一行：
    MANPATH /cluster/server/program/mpich/man
    　
    呵呵！這樣就已經完成了 MPICH 的安裝與設定了！就跟你說很簡單吧！但是呢，要測試可就得需要特別留意了，因為 root 預設是不許使用 RSH 的，所以測試一定要使用一般身份的使用者，這裡我以 test 這個人做為測試的使用者喔！所以，請以 test 的身份登入主機，並且，這個 test 必須要在所有的主機上面都可以被查詢的到才行(請參考 NIS 的設定喔！)。
    　
    [test @server test]$ cp -r /cluster/server/program/mpich/examples/ .
    [test @server test]$ cd examples
    [test @server examples]$ make pi3f90
    [test @server examples]$ mpirun -np 8 pi3f90
    # 上面那個 -np 後面接的就是使用 CPU 的個數啦！因為我有 8 個 node ，
    # 所以當然就以最大的 CPU 個數來測試看看，如果要看到底 CPU 有沒有啟動的話，
    # 可以先登入各個 slave 的主機，然後執行『 top -d 1 』來觀察 CPU 的使用率，
    # 再執行上面這個程式，就能夠知道 CPU 有沒有運作了！ ^_^
    　
    呵呵！沒想到 PGI 的試用版本就能夠提供多顆 CPU 的 Cluster 運作，真是給他很高興！這樣既然可以測試成功了，自然就可以去向 PGI 的官方網站註冊了！註冊費用不低，但是挺值得的啊！
其他主機相關設定：
    除了一些基本的 Cluster 設定之外，您的主機其實可能還需要其他的設定項目的！最常見的可能就是 X-Window System 的 server/slave 架構了！您總不希望老是呆在 cluster 前面吧？！粉吵的呢！這個時候，或許就會希望可以在 Client 端連接上 Server 的 X Server 囉！
    　
  • X-Window Server/Slave 架構

    • 　
    架設一個很簡單的 X Server 真的是很容易，容易到讓你會很想笑出來～在上面的環境設定好了之後，請注意：『您的主機應該是在 run-level 為三的文字模式底下，也就是沒有 X Window 存在』才對！這個時候，要設定完成 X Server ，僅要修改一個檔案，並且啟動一支程式即可！先說明一下我的環境：
    　
    X Server 主機的 IP 是 192.168.10.30，作業系統是 Red Hat 9；
    X Client 的 IP 是 192.168.10.100 ，作業系統同時是 Linux 與 Windows 2000 。
    　
    • X Server 的設定：

      • 由於我們需要啟動監聽來自 X Client 的要求，這個時候需要重新做一下設定：
      1. 先備份原先的設定檔：
      [root @server root]# cd /etc/X11/gdm
      [root @server gdm]# mv gdm.conf gdm.conf.bak
      　
      2. 編輯設定檔，只要底下兩行即可！
      [root @server gdm]# vi gdm.conf
      [xdmcp]
      Enable=1
      　
      3. 啟動 gdm ：
      [root @server gdm]# gdm
      [root @server gdm]# netstat -uln
      udp        0      0 0.0.0.0:177             0.0.0.0:*
      # 如果有出現上面這行就對了！
      [root @server gdm]# echo "/usr/bin/gdm" >> /etc/rc.d/rc.local
      # 上面這行在設定開機時啟動 gdm 囉！
      　
    • X Client 的設定(在 Linux 上面)：

      • 如果您的 X Client 同樣是 Linux ，那麼：『在這目前這個 Client 端連接到 X Server 端執行 X 視窗』的功能，只要進行幾個步驟就可以了！
      0. 請務必要在 X Window 當中，進入 X Window 的方式有：
      [root @client root]# startx
      或
      [root @client root]# init 5
      　
      1. 在 X Window 的畫面當中，啟用一個 shell ，然後輸入：
      [root @client root]# xhost + 192.168.10.30
      192.168.10.30 being added to access control list
      [root @client root]# init 3 (離開 X Window)

      2. 在文字介面下輸入：
      [root @client root]# X -query 192.168.10.30
      .....(進入 X Window 囉！)
      　
    • X Client 的設定(在 Windows 上面)：

      • 如果您的 X Client 是在 Windows 上面，那麼就必須要額外的來執行其他的軟體了！目前您可以選擇購買 Exceed 這個連線軟體，或者是先『試用』 X-Win 這個軟體！都是用在 Windows 上面模擬連接到 Linux X Server 用的軟體啦！我這裡是以 X-Win 這套程式做為介紹的，您可以在各大學的 FTP 網站上面捉到這個軟體，當然，也可以在我這裡下載 5.4 版。

      http://linux.vbird.org/download/#x-win54
      　

      1. 在 Windows 上的安裝步驟，就是執行他即可啊！然後一直給他下一步就是了！

        2. 　
      2. 執行 X-Win32 這個程式，在出現如下的圖示後，按下 Evaluation 這個試用按鈕；


        3. 　
      3. 按下確認按鈕；


        4. 　
      4. 在右下角的小圖示當中，例如： 給他按下那個 X 囉，就會出現如下的圖示：


        5. 　
      5. 按下 Add 之後，會出現如下的圖示：


        6. 　
      6. 上面選擇 XDMCP 這個項目，然後選擇 Next 之後，會出現：


        7. 　
      7. 重要的地方在於 Query 這個選項，以及 192.168.10.30 這個 IP 指向喔！都設定好之後，給他 Save 一下，會出現：


        8. 　
      8. 上面的圖示當中，給他按下確定吧！然後呢？在右下角的 X 小圖示中 (  ) 按一下 X 之後，就會出現剛剛我們建立的 My Linux X Server 這個選項，給他選擇下去的啦，呵呵！就會出現囉：


        9. 很棒吧！這樣就能在 Windows 上面連線進入 Linux 使用他的 X Window 功能囉！
    　
    後記：雖然架設一個 X Server/Client 是很簡單的一件事，不過，如果您的機器並不是在 LAN 裡面的話，而是在 Internet 上面進行 Server/Client 的 X 系統架構的連結，請特別留意的是，由於 X Window 的圖形介面需要一直傳輸圖形到您的工作機上面來，如此一來，將會損耗掉大部分的頻寬喔！在我的實際案例當中，發現到我的 X Server/Client 之間流量傳輸達到 2000 Kbits/second, 亦即是 250KBytes/second ，還記得流量的算法吧？！如果是 ADSL 撥接架構的話，目前已經蠻常見 下載/上傳 = 1.5M/386K 的傳輸速度，不過，即使下載達到 1.5M 了，不過在我的案例中竟然高達了 2.0M 的傳輸！呵呵！瞭解吧！所以囉，這個 X Window 的 Server/Client 架構請務必在內部網路架設就好，不要想連上 Internet 啊！會等的快睡著.....
重點回顧
  • Cluster 可以是平行計算的一種，主要除了雙 CPU 系統外，也可以用在多主機架構下的一種增快數值計算的方式；
  • 平行計算的 Cluster 主要是藉由主從的架構去運行的，其主要的設定都在 Master 上面設定的， Slave 主要是計算功能而已，
  • Cluster 上面相當重要的地方在於 NFS 的設定，因為 Master/Slaves 都需要讀取同樣的資料，所以 NFS 分享的檔案資料就極其重要了；
  • 除了 NFS 之外，還需要 MPI 這個平行計算的函式庫之安裝，有了 MPI ，Cluster 才能真的運作起來；
  • 在 Cluster 當中，所有的主機之指令的溝通主要亦經過 RSH 的運作；
參考資源
簡易 Cluster 架設
2003/05/12：第一次完成日期！
2003/05/20：加入了 X Server/Client 的架構！
　
　 　 　
本網頁主要以 firefox 配合解析度 1024x768 作為設計依據
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