AG Verteiltes Rechnen/Verteiltes Rechnen

Team Piratenpartei Deutschland

Piratenrechner aus ganz Deutschland sind Teil des größten Computer der Welt und wir hoffen mit dieser Wiki-Seite auch Dich dafür begeistern zu können, die Rechenleistung weiter nach oben zu schrauben, um die Wissenschaft und Forschung zu unterstützen. Jeder der einen Computer besitzt, kann beim Verteilten Rechnen mitmachen! Wähle ein Projekt, von dem Du denkst, dass es unterstützenswert ist und schließ Dich dem Rechenverbund an.

AG Verteiltes Rechnen (last edit: Malachin)

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Verteiltes Rechnen

• Was ist verteiltes Rechnen?
  • Beim verteilten Rechnen wird Rechenarbeit von einem Projekt, dass sich mit rechenbaren Aufgaben beschäftigt, via Datenleitung an viele verschiedene Rechner geschickt, welche die Rechenleistung übernehmen. Ist die Arbeit getan, wird das Rechenergebnis wieder zurück an den Projektserver gesendet.

• Warum leistet die Arbeit kein Großrechner bzw. Supercomputer?
  • Sehr rechenintensive Aufgaben benötigen selbst auf Großrechnern eine Menge Zeit und das Budget vieler Forschungseinrichtungen reicht für die Anmietung solcher Großrechner nicht aus. Da manche Projekte so rechenintensiv sind, dass auch Supercomputer wie JUGENE (Jülicher Blue Gene/P) in NRW (825,5 Tera-Flops) Jahre brauchen würden, überlegte man sich einen Weg, die Rechenleistung auf viele ungenutzte bzw. nicht ausgelastete Privatrechner zu verteilen und geboren war das Verteilte Rechnen. Dieser dezentrale Rechnerverbund ist zur Zeit in der Lage bis zu 6,8 Peta-FLOPS zu leisten. Mehr als die dreieinhalbfache Rechenleistung des derzeit schnellsten Supercomputers "Cray XT5 (Jaguar)" (1.759,00 Tera-Flops) und mehr als die sechsfache Rechenleistung des "IBM Roadrunners" (1.105,00 Tera-Flops)

• Wozu soll das gut sein?
  • Viele dieser Projekte sind wissenschaftlicher Natur und helfen Probleme, die mittels Rechenleistung gelöst werden können zu erarbeiten. Es gibt Projekte, die sich mit der Entwicklung von AIDS-Medikamenten beschäftigen "FightAIDS@Home" oder die Entstehung von Krebszellen erforschen bzw. um Mittel gegen Krebs zu finden. Laufende Krebs Projekte: "Help Conquer Cancer" und "Help Fight Childhood Cancer" Das WCG "World Community Grid" stellt eine Art Übergruppe dieser Projekte da und beinhaltet zu den oben aufgeführten noch weitere Unterprojekte. Klimaberechnungen der Erde "climateprediction.net", Auswertung von Signalen aus dem Weltall "seti@home" oder die Erforschung von effizienten Wegen, der Wasserstoffherstellung "hydrogen@home" sind weitere unabhängige Projekte, die verteiltes Rechnen unterstützen und nicht dem WCG angehören.

Eine Auflistung verschiedenster Projekte findet sich hier.

• Wie kann ich mitmachen?
  • Um bei der ganzen Sache mitzumachen benötigt man lediglich eine kleine kostenlose Software, welche die Rechenplattform darstellt. Diese Software heißt BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing) und ist hier oder hier (direktlink für weitere Betriebsysteme) zu bekommen. BOINC ist Open Source und kann auf verschiedensten Betriebsystemen genutzt werden. Es gibt Projekte, bei denen selbst mit der Grafikkarte oder mit der Playstation 3 gerechnet werden kann. Wenn Du Lust hast Dich bei der Forschung auf diesem Wege einzubringen, gibt es bereits die Möglichkeit auch im Team der Piratenpartei Deutschland zu rechnen. Für jede fertig gerechnete Aufgabe bekommt das Mitglied wie auch das Team, dem es sich angeschlossen hat, Punkte. Diese Punkte belegen dann die erbrachte Rechenleistung in einer weltweiten Rangliste. Auch die Teinehmer im selben Team lassen sich statistisch auf ihre Rechenleistung hin einordnen. Diese Punktevergabe soll eine Art Motivation für die Teilnehmer sein, damit man anhand der Statistiken etwas Visuelles hat, woran man den immerwährenden Einsatz des Rechners ablesen kann. Manche Projekte vergeben auch sogenannte Badgets (Abzeichnen) ab einer bestimmten zuvor festgelegten erbrachten Rechenleistung der eingesetzten Rechner eines Mitgliedes. Projekte, an denen das Team Piratenpartei Deutschland teilnimmt, sind hier aufgelistet. Einige Teams bieten eigene Teamwebseiten mit Foren, Hilfestellung bei der Projektauswahl oder anderen Themen. Die Information über die erbrachten Ergebnisse verschiedener Projekte kann dort oder auf der jeweiligen Projektseite eingeholt werden.

• Punktevergabe und Wettbewerbe als Motivation zum Dabeibleiben?
  • Wie schon erwähnt gibt es ein Punktesystem, anhand dessen der Benutzer sehen kann, welche Rechenleistung er erbracht hat. Zudem finden immer wieder Wettbewerbe statt, die so genannten Races oder Challenges, bei denen sich die Teams anmelden können, um für einen bestimmten Zeitraum ihre Rechenleistung zu bündeln und so ein bestimmtes Projekt nach vorne zu bringen. Dabei konkurrieren die Teams und es wird ein Wettkampf um die meisten Punkte oder die meisten fertiggestellten Recheneinheiten ausgetragen.

• Im Team zusammen für die Wissenschaft rechnen.
  • Beim Verteilten Rechnen können sich die Mitwirkenden zu Teams zusammenschließen. Neben den Teams vieler Universitäten und Fachhochschulen, University of California, Berkeley, FH Koeln, FH-Bochum, TU Berlin, die ihre Projekte natürlich auch selbst rechnen gibt es populäre Institutionen, die sich dem Verteilten Rechnen angeschlossen haben. Es existieren Team der US NAVY, U.S. Army, IBM, Siemens, NASA (National Aeronautics and Space Administration), ESA (European Space Agency) so wie der Delphin Technology AG. Die Piratenpartei Deutschland hat nun auch ein Team, welches verschiedenste Projekte und somit aktiv die Forschung unterstützt, als auch Open Accses fördert. Um im Team der Piratenpartei Deutschland mitzumachen einfach die Software BOINC herunterladen und installieren, dich beim Projekt deiner Wahl anmelden und dem Team Piratenpartei Deutschland beitreten. Mehr dazu findet man bei den Tutorials. Für das WCG (World Community Grid) einfach hier klicken.

• Ziele der Piraten beim verteilten Rechnen.
  • Dieses Prinzip der wissenschaftlichen Arbeit ist eine von vielen Möglichkeiten, die Open Access (offenen Zugang) bei Wissenschaft und Forschung bieten. Die Ergebnisse der Arbeit werden veröffentlicht und kommen der Allgemeinheit zu Gute.
  • Desweiteren kann die Piratenpartei auf dieser Ebene viele Menschen erreichen, die bereits an Projekten des Verteilten Rechnens partizipieren. Allein die Existenz des Teams Piratenpartei Deutschland bedeutet einen permanenten Onlineauftritt in weltweiten Statistiken und erreicht bei Wettbewerben auch Menschen, die sich nicht mit Politik befassen.

Tip für Punktescheffler

Wer so heiss auf Punktescheffeln ist wie Hase, der lässt seine Grafikkarte mitrechnen.
Aktuelle Grafikkarten haben erheblich mehr Leistung als eine CPU - wenn man ihnen die richtigen Aufgaben gibt. Nicht jede Aufgabe eignet sich zur parallelen Berechnung (weswegen die schnellen Dual-Cores von vielen Gamern den etwas langsameren Quad-Cores ja immer noch vorgezogen werden).

Aber alle Aufgaben, die sich veteilt rechnen lassen, sind gute Kandidaten auch für die Parallelverarbeitung auch wenn nicht alle automatisch für die Parallelverarbeitung auf Grafikkarte geeinet sind: so profitiert eine Brute-Force-Attake auf einen Kryptokey zwar von vielen verteilten CPUs, aber nicht von den vielen Prozesoren einer Grafikkarte.

Aber Butter bei die Fische: Wenn wir uns Die aktuelle Statistik für die Piratenpartei Deutschland ansehen, dann fällt auf, dass ein Teilnehmer hier über 60k Credits pro Tag zusammensammelt.
Und das auf einem harmlosen Rechner: Phenom X4/3,0 GHz.
Aber es steckt halt eine ATI 4870 darin, die bei Milkyway@home und Collatz Conjecture (beides BOINC Projekte) ein wenig hilft: einen Collatz-Datensatz rechnet ein Phenom-Kern in ca. 10 Stunden aus. Die Grafikkarte erledigt das in 20 Minuten (!).

Was muss man dafür tun?
Ein Projekt auswählen, das von der eigenen Grafikkarte profitiert. Die neueren Nvidia-Karten benutzen das System CUDA für Berechnungen auf der Grafikkarte, das äquivalente - aber inkompatible - System von AMD/ATI heisst Stream.
CUDA supporten diverse BOINC-Projekte (leider nicht World Community Grid), Stream nur Collatz Conjecture und Milkyway@home.
Einrichten muss man nicht viel.
Aktuelle Treiber für die Grafikkarte installieren, aktuellen BOINC Client installieren und dann die Nutzung der Grafikkarte in den Einstellungen erlauben. Dabei hat sich bei mir bewährt, die Nutzung nicht immer einzuschalten sondern nach 0,2 Minuten ohne Mausbewegung, sonst macht die Karte eben keine Grafik mehr, wenn man die haben will :-)

Also ran: Client updaten, Milkyway@home als Projekt dazutun und zusehen, wie sich die diversen hundert Prozessoren auf dem Grafikchip durch die Daten brennen wie ein Lötkolben durch Butter.

Achja: ein Energiekosten-Messgerät solltet Ihr an den Computer hängen und ausrechnen, was der Spass kostet und ob Euch das die Sache wert ist: eine moderne Grafikkarte unter Vollast, dazu er Prozessor, das kann schnell 300 bis 500 Watt verbrauchen.
Beispielrechnung: 500 Watt = 1/2 kWh/h = 12 kWh/Tag => 12 kWh/Tag * 0,2 Euro/kWh = 2,4 Euro/Tag. Zigaretten oder Kino ist teurer. Zwanzig Cent kostet die kWh Strom hier bei Vattenfall.