自作 PC クラスタ超入門(ジサクピーシークラスタチョウニュウモン)

〜その計算、自作クラスタで回してみませんか?〜

並列計算環境を「安く」「手早く」「自分で」作るための、明るく楽しい指南書です。

◆単体 PC より速い! スパコンより便利!
「単体 PC では厳しいけど、かといってスパコンを申請利用するのは面倒だし待ち時間も多い……」。科学計算や産業用シミュレーションを行う現場からは、そんな悩みが聞こえてきます。近年は並列化バージョンが標準搭載されているシミュレーションソフトも多く、「自由に使える並列計算機が身近にあれば……」という状況も少なくありません。
そんなときに検討すべきなのが、並列計算用 PC クラスタの「自作」です。やり方さえ知っていれば、使い勝手のよいクラスタ機は「誰でも」「低予算で」作ることができるのです。
本書では、ノードとなる PC を組み立て、 Linux 環境でセットアップし、並列計算をノード内・ノード間で回すまでの手順を丁寧に解説。セットアップに必要なファイルをサポートページで適宜配布し、並列計算の環境構築の「最短ルート」を示します。

◆ PC 自作の経験がなくても大丈夫!
著者自身、もともと 20 代半ばまでブラインドタッチもできない「コンピュータ嫌いの理学系研究者」でしたが、心機一転、サーバ構築・管理法を自力で体得。今では大学生や高校生を相手に PC クラスタ構築を指導し、自作できる人材の育成に力を入れています。そこで蓄積された教授法をもとに、本書でも「筋金入りの初学者目線」で紐解きます。

〜本書の内容の一部〜
ー 大型共用マシン (スパコン) よりも、自作サーバが推奨される場面とは?
ー どんなパーツを買い、どう組み立てる?
ー 並列クラスタ構築・運用に最低限必要な Linux コマンドは?
ー モンテカルロ計算 (コードはサポートページで配布) を回して、並列化の効果を確認しよう!
ー クラスタ機として使うための、ファイルサーバの構築法は?
ー 自作クラスタの効率的管理のコツとは?
1 章 自作を選ぶ理由
2 章 まずは単体ノードを作ってみよう
3 章 ノード内並列をやってみよう
4 章 ノード間並列をやってみよう
5 章 並列クラスタ機として構成してみよう
6 章 さらに効率的な運用を目指して
7 章 サーバに「クモの巣を張らせない」ために
付録 本書題材「 CASINO 」と他の実用アプリとの類似/相違点

スーパーコンピュータの記事を読んで「並列計算を自分でも試してみたい」と思ったとき、手の届く出発点を示してくれるのが本書です。市販の PC を複数台つなぎ、 Linux と MPI (Message Passing Interface) で協調動作させる Beowulf 型クラスタの構築手順を、ハードウェアの選定からネットワーク設定、ジョブ投入までひと通りカバーしています。

高価な専用機材は不要で、中古 PC や Raspberry Pi のような安価なボードでも原理は同じという点が、本書の敷居を下げています。クラスタを組む作業は OS インストール、 SSH 鍵配布、 NFS 共有、 MPI プログラムの実行と多岐にわたりますが、それぞれのステップが短いコマンド例つきで示されるため、 Linux の基本操作ができれば追試可能です。

あくまで「超入門」であり、大規模 HPC の運用ノウハウや高度なチューニングには踏み込みません。しかし、並列処理の世界を座学ではなく手を動かして体験する最初のステップとしては、国内でこのテーマを扱う書籍が少ないこともあり、貴重な選択肢です。