Computing (HPC) Cluster

เป็นระบบคอมพิวเตอร์เพื่อการประมวลผลขนาดใหญ่ เหมาะสำหรับงานที่ต้องการใช้พลังในการประมวลผลสูง งานที่ต้องระยะเวลาในประมวลนาน สนับสนุนงานทั้งแบบงานประมวลผลแบบตามลำดับ (Sequential) หรือ High Throughput Computing และงานประมวลผลแบบขนาน หรือที่เรียกว่า High Performance Computing ซึ่งจะช่วยเร่งระยะเวลาในการประมวลผลชิ้นงานของท่านให้เสร็จเร็วขึ้น ทำให้ท่านได้ปริมาณผลลัพธ์มากขึ้นในช่วงเวลาเท่าเดิม

ซึ่งในปัจจุบันระบบ High Performance Computing นั้นได้รับความนิยมในการนำไปใช้งานเป็นอย่างมาก เนื่องจากเมื่อเทียบราคากับประสิทธิภาพ กับระบบ Super Computer แล้วมีความคุ้มค่ามากกว่าในการลงทุน อีกทั้ง Hardware ที่ใช้ในการทำระบบ High Performance Computing นั้น ก็เป็น Hardware ทั่วไปที่มีอยู่ในท้องตลาด ซึ่งหาซื้อได้ง่าย และเนี่องจากเป็น hardware ทั่ว ๆ ไป จึงไม่ต้องใช้บุคลากรพิเศษในการดูแลเครื่องแบบ Super computer และระบบ High Performance Computing นี้ยังสามารถขยายระบบได้โดยง่าย เพียงเพิ่มเครื่องเข้าไปยังระบบ HPC และเมื่อไม่ต้องการ การประมวลผลแล้ว เราสามารถถอดเครื่องประมวลผลออกจากระบบ เพื่อไปทำงานอื่น ๆ เช่น mail server, dhcp server ได้อย่างง่ายดาย

ซึ่งระบบซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ความเร็วสูงสุดในปัจจุบันนั้น ส่วนใหญ่จะเป็นระบบคลัสเตอร์ เช่น Road Runner ของ IBM , Tsubame ของ SUN ต่างก็เป็นระบบคลัสเตอร์ทั้งนั้น ซึ่งเราสามารถหาข้อมูลของเครื่องที่มีความเร็วสูงสุดได้ที่ www.top500.org ซอฟต์แวร์ที่นิยมนำมาทำเป็นระบบ HPCคลัสเตอร์นั้นมีอยู่หลายตัว โดยซอฟต์แวร์ที่เป็นที่นิยมในปัจจุบัน คือ

  • Rocks Cluster เป็น linux distribution ที่ได้รับความนิยมนำไปทำระบบคลัสเตอร์เป็นอย่างมาก
  • Oscar (Open Source Cluster Application Resources)เป็นชุดซอฟแวร์สำหรับทำระบบคลัสเตอร์บน linux ที่คนนิยมใช้งานอีกอันหนึ่ง
  • Windows HPC Server 2008 เป็นซอฟแวร์ OS ของทางฝั่ง Windows ที่ใช้ทำระบบคลัสเตอร์

ในปัจจุบัน บริษัทระดับโลกต่างนำระบบ HPC ไปใช้ในธุรกิจ เพื่อเพิ่มโอกาสในการแข่งขันทางธุรกิจ โดยการนำระบบ HPC ไปใช้ลดเวลาในการประมวลผลลงข้อมูลเช่น

  • ในธุรกิจยานยนต์ บริษัทรถยนต์ได้นำระบบคลัสเตอร์เข้าไปใช้ในการจำลองการขึ้นโมเดลรถยนต์ การคำนวณการต้านแรงลม และทดสอบคุณสมบัติต่าง ๆ ก่อนที่จะนำไปทำโมเดลต้นแบบจริง ๆ ขึ้นมา
  • อุตสาหกรรมภาพยนต์ บริษัทสร้างอนิเมชั่นนำคลัสเตอร์ไปทำเป็น render farm เพื่อสร้างการ์ตูนอนิเมชั่นที่มีความละเอียดสูง หรือการทำ special effect ต่าง ๆ ที่เหมือนจริงในภาพยนต์ เช่น Shrek , Kung fu Panda , Avartar เป็นต้น
  • ธุรกิจพลังงาน บริษัทพลังงานนำคลัสเตอร์ไปประมวลผลคลื่นโซน่าร์ที่ยิงลงไปใต้พื้นดิน และนำผลที่ได้นำมาวิเคราะห์เพื่อค้นหาบ่อน้ำมัน
  • ทางด้านเภสัชกรรม ได้นำเชื้อโรค เช่น เชื้อหวัดนกมาจำลองเป็นโมเดลและนำตัวยาต่าง ๆ ที่อยู่ในฐานข้อมูลมาประมวลผล เพื่อหาโอกาสว่าตัวยาชนิดใหนสามารถทำลายเชื้อนั้นได้ ก่อนที่จะนำมาทดลองในแล็บ เพื่อจำกัดขอบเขตตัวยาที่จะทดลอง ในแล็บให้เหลือแต่ตัวที่คาดว่าจะได้ผล ทำให้ลดเวลาในการทดลองในห้องแล็บลง
  • ทางด้านอุตุนิยมวิทยา ในต่างประเทศจะนำมาคำนวณการเกิดพายุ เส้นทางเดินของพายุ ความแรงของพายุ เพื่อจำกัดขอบเขตในการอพยพคนออกจาก ทางที่พายุจะพัดผ่าน ซึ่งทำให้ลดงบประมาณในการย้ายคนออกจากพื้นที่ที่เกิดพายุขึ้น

ซึ่งในประเทศไทยมีการใช้งานระบบ High Performance Computing ขนาดใหญ่อยู่ในหลาย ๆ องค์กร เช่น

  • ศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (BIOTEC)
  • ศูนย์คอมพิวเตอร์ประมวลผลสมรรถนะสูงเพื่อการวิจัย มหาวิทยาลัยรามคำแหง
  • ศูนย์ไทยกริดแห่งชาติ

หลักการทำงาน

A generic square placeholder image with rounded corners in a figure.
HPC Architecture

ระบบคลัสเตอร์จะแบ่งการทำงานออกเป็นสองส่วน ส่วนแรกจะทำหน้าที่บริหารจัดการระบบ ไม่ว่าจะเป็นการจัดการบัญชีผู้ใช้ การล๊อกอิน บริหารจัดการการติดต่อ กับ User โควต้าพื้นที่ การจัดลำดับงานในการประมวลผลที่ User ส่งเข้ามาประมวลผล ซึ่งจะเรียกเครื่องนี้ว่า Head Node อีกส่วนหนึ่ง เราจะเรียกว่า Compute Node ซึ่งจะทำหน้าที่ในการรับงานจาก Head Node มาประมวลผล และในระบบใหญ่ ๆ อาจจะมีส่วนของ Storage เพิ่มขึ้นมาเพื่อเก็บข้อมูล ซึ่งถ้าต้องการความเร็วในการอ่านเขียนดิสก์ที่เพิ่มขึ้นก็จะมีการทำระบบไฟล์ซิสเต็มส์แบบคลัสเตอร์ที่เรียกว่า Lustre

ระบบคลัสเตอร์ประเภทนี้ นิยมใช้งานแพร่หลายในกลุ่มผู้ที่ทำงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์ที่ต้องมีการจำลองสถานการณ์ (Simulation) ต่าง ๆ เช่น งานทางด้าน

  • CFD
  • Bio-Informatics
  • Chemistry
  • Engineering / Aerodynamics / GIS
  • Weather prediction / Air pollution prediction
  • Oil and gas

ผลงานที่ผ่านมา

คลัสเตอร์คิท เป็นบริษัทคนไทยบริษัทแรก และบริษัทเดียวที่รับความไว้วางใจให้ดำเนินการติดตั้งซอฟต์แวร์ระบบคลัสเตอร์ให้กับหลายองค์กร รวมถึงระบบคลัสเตอร์ที่มีความเร็วในการประมวลผลสูงที่สุด 3 อันดับแรกของประเทศ ซึ่งประกอบด้วย