Aftestning af Compaq DS10 Alphaserver i Afdeling for Materialers Fysik og Kemi, Forskningscenter Risø. Baggrund -------- Den 3. maj fik Afdeling for Materialers Fysik og Kemi foræret en Alphaserver DS10 af Compaq med det formål af "afteste" den til brug for de videnskabelige beregninger, som der arbedjdes med i afdelingen. Indgangsvinklen til at afprøve maskinen var dels at se hvilken forbedring af beregningsydelsen en Alpha-processor kan give over en tilsvarende Intel Pentium løsning. Men mindst lige så vigtigt var det at afprøve i praksis, om det var muligt at integrere en ny arkitektur (Alpha) i en eksisterende Pentium-baseret maskinpark uden at det førte til en væsentlig større arbejdsbyrde i administrationen af maskinerne. Alpha-maskinen fik derfor installeret operativsystemet Debian GNU/Linux, det samme operativsystem som bruges på afdelingens Pentium-baserede maskiner. Foreløbig konklusion pr. 14. juni 2000 -------------------------------------- Mht. ydelse udviser Alphaserveren en væsentlig forbedring over en tilsvarende Pentium-baseret løsning for serielle beregninger. De afprøvede numeriske beregninger viser en forbedring i ydelse på mellem to og fire gange over afdelings maskine fys-lin-2, en 450 MHz Pentium III, sammenlignet med Alphaserverens 466 MHz Alpha-21264. Mere detaljerede resultater er opremset i et senere afsnit. For parallelle beregninger er en eventuel ydelsesforbedring mindre klar. En billig Pentium-løsning baseret på to til fire processorer formentlig vil være prismæssigt konkurrencedygtig med en enkelt-processor Alphaserver. Omvendt vil parallelle beregninger i større skala kunne gøres med væsentligt færre Alpha-maskiner end Pentium-maskiner, hvilket kan give en betydelig besparelse i administration. Der har indtil nu kun været afprøvet parallelle beregninger på Alphaserveren i ret begrænset omfang, og de har ikke vist nogen væsentlig fordele sammenlignet med kørsel på fire Pentium processorer. Mht. at integrere en ny arkitektur i den eksisterende maskinpark har erfaringerne været meget gode. Bortset fra nogle mindre problemer er Alphaserveren fuldstændigt integreret i den eksisterende serverpark, og de fleste aspekter af systemadministrationen kan foretages, uden at det er nødvendigt at skelne mellem maskinernes arkitektur (Alpha eller Pentium). Det væsentligste problemer er installationen af Debian på Alpha-arkitekturen, som er meget teknisk og kræver en person som er erfaren i Linux, samt nødvendigheden af at bruge specielle Compaq C, C++, og Fortran oversættere for at opnå en god ydelse i beregningstunge programmer. Herudover udviser Alpha-versionen af Debian operativsystemet enkelte småfejl, som formentlig afspejler den langt mindre udbredelse end Pentium-versionen. Generelt er integrationen af de to platforme dog meget god, og bedre end integrationen med andre Unix-platforme eller bare andre Linux-distributioner. Alphaserveren er nu i daglig drift som beregningsserver for neutron-instrumenterne på Risøs DR3 reaktor, og bruges tillige til forskellige korterevarende beregninger i afdelingens daglige forskning. Disse opgaver løses på en måde, som samlet set klart overgår, hvad en Pentium-løsning kan præstere. I de kommende måneder vil der blive opsamlet erfaringer med længere tids drift til disse formål. Ydelse ------ Den primære anvendelse for Alphaserveren påtænkes som beregningsserver for måleinstrumenter på Risøs reaktor DR3. Maskinen kører løbende beregninger som estimerer instruments ydelse i den aktuelle opsætning. Disse beregninger køres interaktivt, og køretiden er derfor af største betydning. For disse beregninger giver Alphaserveren en forbedring på typisk 2.5 gange over afdelings 450 MHz Pentium III maskine "fys-lin-2", hvilket giver en væsentlig funktionel forbedring. Herudover har maskinen været afprøvet med to andre forskeres programmer til videnskabelige beregninger. Det ene, en Monte-Carlo simulering skrevet i C++, udviser næsten 4 gange bedre ydelse end maskinen fys-lin-2. Det andet, et multi-parameter fitting porgram skrevet i Fortran, udviser tilsvarende ydelsesforbedringer. En generel erfaring med beregninger på Alphaserveren er, at det er nødvendigt at anvende Compaqs specielle Alpha oversættere for C, C++, og Fortran for at opnå de nævnte ydelser. Standard oversætteren "gcc" i Debian giver væsentligt dårligere ydelse for numeriske beregninger, ofte under 50% af ydelsen ved brug af Compaqs oversættere. Integration med eksisterende maskinpark --------------------------------------- Alphaserveren er installeret med Debian GNU/Linux operativsystemet (http://www.debian.org/). Dette operativsystem bruges også på afdelingens andre Linux servere. Det er en stor fordel, at det er muligt at bruge samme operativsystem på de forskellige typer servere (Pentium/Alpha), idet systemadministration bliver væsentligt nemmere end hvis forskellige operativsystemer blev anvendt (for eksempel Tru64 Unix). Dette forudsætter, at operativsystemet faktisk er ens på de forskellige arkitekturer, men det har i vid udstrækning vist sig at være tilfældet for Debian. I det daglige arbejde kan man skifte mellem Alphaserveren og Pentium-systemerne stort set uden at bekymre sig om hvilken arkitektur man aktuelt arbejder på. Ved at bruge Debian er der yderligere den fordel, at næsten alle de programmer, som anvendes i afdelingen, er en integreret del af operativsystemet. Det betyder, at blov ved at foretage de samme valg under installationen af operativsystemet på Alphaserveren som på Pentiummaskinerne er de samme programmer umidelbart tilgængelige på alle maskiner (se dog nedenfor). Der er dog enkelte forskelle: - En del ikke-frit (proprietært) programmel, som leveres af producenten uden kildetekst, er ikke umiddelbart tilgængeligt på Alpha-platformen. Det gælder for eksempel Netscape, Acrobat Reader ogMatlab. Det har dog ikke været et problem på de applikationer, som har været afprøvet indtil nu, men kunne blive det på et senere tidspunkt. Det kan muligvis lade sig gøre at køre de tilsvarende Tru64 Unix versioner, men ikke uden væsentligt større besvær end der kræves på Pentium-platformen og formentligt ikke problemfrit. - Der er enkelte småfejl på Alpha-platformen, som ikke findes på Pentium-platformen, for eksempel virker clipboard ikke i Alpha-versionen af editoren "nedit", og der er konstateret problemer med "rshd" serveren. Typisk er problemet, at programmerne ikke er forberedt for en 64-bit platform. - De nødvendige Compaq oversættere for C, C++ og Fortran skal installeres seperat og er ikke tilgængelige i Debians eget format. De kan installeres ved at konvertere udgaverne lavet til Red Hat Linux, men det kræver nogle mindre tilretninger. - Installationen af operativsystemet er væsentligt mere teknisk vanskelig på Alphaserveren end på Pentium-maskinerne. Dette skyldes dels Alpha-maskinens mere komplicerede boot-sekvens, dels Debians ikke helt strømlinede installationsprogram. Når først problemerne med at boote installationsdisketten og den installerede kerne er løst, forløber installationen identisk med Pentium-versionen.