Linux как решение проблемы устаревания компьютеров в учебном заведении (Владимир Суховерхий, OSEDUCONF-2019)

Ссылки сюда (3) →

Короткая ссылка: 20190127I

Докладчик

Владимир Суховерхий

Устаревшее аппаратное обеспечение не находит применения на актуальный момент времени в учебных заведениях и как правило складируется на территории, либо выбрасывается, тем самым загрязняя окружающую среду и нанося финансовые убытки учебному заведению. В работе рассматривается метод решения проблемы на примере решения аналогичной проблемы на территории вычислительного центра НИУ «МЭИ».

Презентация

Thesis

В мире, согласно данным ООН по программе о защите окружающей среды, каждый год человечество выбрасывает на свалку от 20 до 50 миллионов тонн электронно-вычислительных устройств. Это число непрерывно увеличивается, нанося тем самым ежегодно ущерб окружающей среды и экономике предприятия или частного лица. [1]

Устаревшее аппаратное обеспечение не находит применения на актуальный момент времени в учебных заведениях и как правило складируется на территории, либо выбрасывается, тем самым загрязняя окружающую среду. В тоже время складирование устаревшего оборудования на территории приводит к потере пространства, чем вызывает захламление, которое приводит к нарушениям техники пожарной безопасности, а также из-за потери рабочих площадей идёт потеря необходимого пространства, которое могло бы предназначаться для учебных или рабочих целей. [2]

Устаревание аппаратного обеспечения можно определить, как невозможность выполнять поставленные перед ним функции и задачи, и невозможность применения его в рабочем процессе, в связке с программным обеспечением.

В ходе исследования включающего в себя анализ причин возникновения проблемы устаревания аппаратного обеспечения были сделаны следующие выводы:

1. Аппаратное устаревание не сильно влияет на общее устаревание устройства, по сравнению с устареванием программного обеспечения, вызванного использованием закрытого проприетарного программного обеспечения.
2. Невозможное или затруднительное использование вычислительного устройства для новых задач, при использовании в связке с актуальными вычислительными устройствами.

Для решения проблем связанным с устареванием программного обеспечения, согласно сделанным выводам, было принято решение о построении кластера из персональных компьютеров с устаревшим аппаратным и программным обеспечением.

В качестве операционной системы на использовался дистрибутив операционной системы на базе ядра Linux.

Вычислительный кластер состоит из трёх персональных компьютеров в корпусе «тауэр», с характеристиками, перечисленными в Таблице 1.

=0.2em

	Компьютер 1	Компьютер 2	Компьютер 3
CPU	AMD Athlon(tm) 64 X2 Dual Core Processor 5200+	Pentium 4	AMD Athlon(tm) 64 X2 Dual Core Processor 5200+
RAM	2 Gb	2 Gb	2 Gb
HDD	120 Gb	80 Gb	80 Gb

Компьютеры, представленные в таблице 1, были объединены гигабитной локальной сетью. На каждом компьютере находящейся в сети был предустановлен дистрибутив операционной системы Debian, использующей ядро Linux.

Основным компьютеров в вычислительной локальной сети кластера был сделан Компьютер 1, при помощи пакета . Основной компьютер вычислительной сети, так же был назначен консолью кластера.

Для непосредственного распределения программы на компьютерах входящих в состав вычислительной сети кластера, на каждый компьютер были предустановлены пакеты программного обеспечения: OpenMPI, SSH, NFS.

• позволяет организовать доступ к каждому компьютеру входящего в вычислительный кластер пользователю или программе работающей через библиотеку получить доступ к управлению вычислительными мощностями каждого компьютера входящего в кластер, для распределения выпоняемых задач между ними.
• пакет программного обеспечения для распределённых вычислений, включает необходимый модуль , включающий в себя диспетчер задач и менеджер очередей, необходимых для построения кластера
• модуль поддержки сетевой файловой системы, позволяющий организовать общий для всех узлов кластер каталога, где будут храниться исходники программ для параллельных вычислений и их исполняемые модули и файлы содержащие входные и выходные данные.

В дальнейшем были проведены сравнительные испытания. В качестве сравнения с кластером, построенным из компьютеров с устаревшим аппаратным обеспечением, был использован сервер с актуальным аппаратным обеспечением работающий под управлением закрытого проприетарного обеспечения. В Таблице 2 приведены характеристики сервера с актуальным аппаратным обеспечением.

CPU	Intel Xeon E3 — 1285
RAM	8 Gb
HDD	1 Tb

Для сравнения была запущена расчётная программа, написанная на языке программирования высокого уровня .

Сравнительные результаты, отображающие затраченное время на работу приложения по расчёту математической модели объекта в высокочастотном поле, представлены в таблице 3.

=0.1em

	Запуск 1 (мин:сёк)	Запуск 2 (мин:сёк)	Запуск 3 (мин:сёк)	Запуск 4 (мин:сёк)	Запуск 5 (мин:сёк)	Запуск 6 (мин:сёк)	Среднее время (мин.:сёк.)
Кластер	16:10	16:05	16:11	16:08	16:12	16:09	16:09
Сервер	16:02	15:07	15:58	16:05	16:03	16:02	16:03

Как можно сделать вывод из Таблицы 3, использование кластера из устаревшего оборудования, позволяет достичь результатов схожих по производительности с современным бюджетным оборудованием.

В качестве вывода стоит отметить что использование кластеров, построенных из устаревших вычислительных устройств, тем самым применив их в качестве оборудования для проведения лабораторных работ и научных исследований.

За счёт применения уже существующего оборудования появилась возможность сэкономить на закупке нового бюджетного оборудования и уменьшить выброс технического мусора, состоящего из работоспособного устаревшего оборудования, тем самым очистив новые рабочие площади.

Примечания и ссылки

• [1] Анастасия Литвинова, Как осуществляется переработка электроники?, 2015, https://nature-time.ru/2015/03/kak-osushhestvlyaetsya-pererabotka-elektroniki/
• [2] С. В. Артеменко, Утилизация компьютернои техники, 2012