April , 2023

１台のコンピュータではプログラムの実行速度が遅い場合、複数台のコンピュータを使って、実行速度を速くできます。そのために使われる標準的な方法がMPI(Message Passing Interface)です。ライブラリとコンパイラのラッパー、起動用のコマンドなどのセットになっていて、Ubuntuを使っていれば、簡単にインストールできます。プログラムはMPI用に書き換える必要があります。ここでは、MPIのインストールと、MPI用姫野ベンチをダウンロードしてMPI用にコンパイルしてhpc01単独、hpc01とhpc02の２台で実行の比較を行います。

ログインノード（hpc01）でユーザー登録すれば、クラスターの全ノードでそのユーザーが有効になるように設定を行います。

クラスター構築の方針ですが、まず最小構成（hpc01とhpc02）のクラスターを完成させます。その後、hpc02をコピーしてhpc03, hpc04と作っていきます。

今回は

hpc01の/homeをNFSでexportして/hpc02で読み書きできるようにします。

それだけですと、hpc02のSSDなどの空きスペースが無駄になってしまう可能性がありますので、hpc02の/homeを/home2にリネームし、他のノード(hpc01も含む）でも読み書きができるようにします。

今回の作業は、

1. hpc01をコピーしてhpc02を作成する

2. hpc01でIPマスカレードして、クラスター内（hpc02）からインターネットにアクセス可能にする

です。

前回構築したhpc01にログインノードが有すべき機能を加えていきます。

最初にUbuntuを最新の状態にアップデートします。

ネットワークデバイス名をeth0, eth1に変更。

eth0をクラスター内ネットワークに、eth1はインターネット接続用に。

/etc/hostsをクラスター用に変更。

openssh-serverをインストールして、クラスター内ではパスワードなしでログイン可能にする。

複数台のコンピュータを使用している場合、クラスター化は必須で、次の利点があります。

1. すべてのコンピュータでファイルを共有できる

2. ユーザー登録が１台のコンピュータで可能

3. ジョブのキューにいつでもジョブを投入可能

4. ジョブスケジューラが、キューのジョブを、空いているコンピュータで自動実行する

5. １台のコンピュータではジョブの実行速度が遅い場合、コンピュータを複数台使いジョブを高速実行できる

しかし、いざ構築しようと思うと、意外と手間がかかるものです。実際の構築は、ネットワークの接続や、ディスプレイやキーボードなどを繋ぎ変えたりする作業もあって、肉体的に疲れる作業ですが、Virtualboxを使って１台のコンピュータ上にクラスターの全ノードを構築すれば、肉体的に疲れる作業から解放され、ソフトウェアの構築作業に集中できます。構築が終わり、動作に問題ないことが確認できれば、各仮想マシンのOSをSystemCloner for Linux by Server-Gearを使い実際のコンピュータにクローンすれば、Real Worldのクラスターが出来上ります。

Linuxでパスワードを忘れてログインできなくなった時、どうすればいいでしょうか。そのコンピュータがそばにあり、直接操作できれば（sshなどでのアクセスでなければ）問題を解決できます。ここでは、Ubuntu 20.04の場合を解説していきますが、他のディストリビューションでも同様に解決できると思います。

Ubuntu Desktopなどを標準インストールすると、次の画面のようなGrubメニューは表示されません。通常は何の問題もないのですが、パスワードを忘れるなどして、シングルユーザーモードでの立ち上げが必要になった場合、Grubメニューが表示されることが必要になります。