Đề tài kỹ THUẬT HIỂN THỊ và điều PHỐI HIỂN THỊ ẢNH

Kỹ thuật, báo cáo, đề tài, luận văn, khóa luận

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

để quản lý cùng một lúc nhiều hình ảnh hoặc hình ảnh động từ các ứng dụng khác nhau Nó cho phép người dùng truy cập đồng thời nhiều ứng dụng trên màn hình hiển thị “lát gạch”

1 Giới thiệu tổng quan 7

2 Vấn đề và phương pháp tiếp cận 8

3 Những công trình nghiên cứu có liên quan 12

4 Nội dung nghiên cứu 14

4.1 Thiết lập hệ thống cluster gồm nhiều máy tính 14

4.1.1 Mô hình hệ thống 15

4.1.2 Yêu cầu phần cứng 15

4.1.3 Cấu hình hệ thống 15

4.1.4 Cài đặt phần mềm 15

4.2 Kỹ thuật hiển thị trên màn hình ghép lát gạch 22

4.2.1 Hai thuật toán đồng bộ hiển thị ảnh 23

4.2.2 Thuật toán Two-Phase 23

4.2.3 Thuật toán One-Phase 24

5 Triển khai, thực nghiệm và kết quả 26

5.1 Kiểu màn hình hiển thị 26

5.2 Cài đặt và cấu hình phần mềm 27

5.3 Triển khai ứng dụng 40

6 Kết luận, hướng phát triển 42

Tài liệu tham khảo 43

Danh mục các bảng

Bảng Trang

Bảng 1-1 bảng so sánh các công cụ SAGE với các công cụ khác 14

Bảng II-1 Cấu hình và điều khiển hiển thị cho các nút trong cluster 27

Bảng II-2 Cấu hình sage.conf với các ứng dụng dưới đây 30

Bảng II-3 Cấu hình tập tin được sử dụng bởi SAGE UI (sageui.conf) 34

Danh mục hình ảnh Hình Trang Hình 1-1 Màn hình hiển thị LambdaVision sử dụng SAGE 8

Hình 1-2 Hiển thị nhiều ứng dụng trong môi trường SAGE 9

Hình II-1 Sơ đồ thiết kế hệ thống 15

Hình II-2 Màn hình khở động, gõ lệnh: frontend 16

Hình II-3 Chọn phần mềm cài đặt 16

Hình II-4 Chọn Kernel/Boot Roll check ’Selected’ 17

Hình II-5 Hiển thị các phần mềm được chọn, click the ’Next’ button 17

Hình II-6 Điền thông tin vào biểu mẫu, sau đó nhấp vào ’Next’ button 18

Hình II-7 Đặt ip cho eth0 18

Hình II-8 Đặt ip mạng internet 18

Hình II-9 Đặt ip Gateway và DNS 19

Hình II-10 Đặt mật khẩu root 19

Hình II-11 Chọn timezone 20

Hình II-12 Chọn cách phân chia partation 20

Hình II-13 Chia partaion 20

Hình II-14 Copy phần mèm 21

Hình II-15 Quá trình cài đặt 21

Hình II-16 Hãy chọn mặc định “Compute”, nhấn ’Ok’ 22

Hình II-17 Xác thực các máy compute 22

Hình II-18Thuật toán đồng bộ hóa Two-Phase Error! Bookmark not defined Hình II-19 Thuật toán đồng bộ hóa One-Phase Error! Bookmark not defined Hình II-20 kiểu hiển thị song song (Parallel) 26

Hình II-21 Lệnh fsConsole và kết quả hiển thị 31

Hình II-22 Giới Thiệu hộp thoại SAGE UI và để thiết lập kết nối 33

Hình II-23 Giao diện SAGE UI 34

Hình II-24 Cấu hình SAGE có thể UI Workspace 36

Hình II-25 Di chuyển ứng dụng 36

Hình II-26 Thay đổi kích thước một ứng dụng 37

Hình II-27 Thay đổi độ sâu tự 38

Hình II-28 Hiển thị hiệu suất đồ thị 40

Hình II-29 Kết quả hiển thị hình ảnh Error! Bookmark not defined

Danh mục các từ viết tắt

API Application Programming Interface

CPU Central Processing Unit

GUI Graphical User Interface

LCD Liquid Crystal Display

SDL Simple Directmedia Layer

TCP Transmission Control Protocol

UCSD University of California at San Diego

UDP User Datagram Protocol

SDL Simple DirectMedia Layer

XDMX Distributed Multi-head Xll

OpenGL Open Graphics Library

GLUT The OpenGL Utility Toolkit

SAGE Scalable Adaptive Graphics Environment

SGE Scalable Graphics Engine

1 Giới thiệu tổng quan

Trong thời gian một thập kỷ qua, tính toán hiệu suất cao (high-performance computing) đã chứng minh giá trị của nó trong các lĩnh vực khoa học, y học, kỹ thuật, giáo dục, và giải trí Dữ liệu của các lĩnh vực có nội dung và chất lượng cao được tạo ra dựa trên công nghệ tính toán lưới hoặc máy tính hiệu năng cao đạt tới terabyte dữ liệu Cùng với những dữ liệu khổng lồ, đặc biệt là dữ liệu hình ảnh thì cần thiết có màn hình hiển thị độ phân giải cao hiển thị những dữ liệu ấy Với sự ra đời của màn hình LCD,

các nhà nghiên cứu sử dụng nó ghép “lát gạch” Error! Reference source not found với nhau tạo môi

trường hiển thị độ phân giải cao và hiển thị nhiều lọai dữ liệu Màn hình hiển thị độ phân giải cao đang trở thành ống kính “hiển vi” mới giúp hiển thị ảnh với kích thước lớn và cho phép xem chi tiết từng điểm ảnh nhỏ Ngoài ra, nghiên cứu khoa học ngày càng phát triển và ngày càng trở nên có tính chất toàn cầu và sự cần thiết có một cơ sở hạ tầng điện toán để hỗ trợ cộng tác, trao đổi, phân phối dữ liệu giữa các trung tâm nghiên cứu trên toàn Thế giới

Trong bối cảnh này, phòng thí nghiệm Electonic Visualization Laboratory (EVL) của Đại học Illinois tại Chicago (UIC) và Viện Viễn thông và Công nghệ thông tin (Calit2) California của Đại học California, San Diego (UCSD) đã triển khai dự án OptIPuter, cơ sở hạ tầng cho các dữ liệu khoa học bằng cách sử dụng mạng cáp quang tốc độ cao EVL và UIC đã phát triển phần cứng và hệ thống phần mềm hỗ trợ các yêu cầu sử dụng OptIPuter LambdaVision (xem hình 1) là hệ thống phần cứng: là một màn hình hiển thị 11x5 lát gạch (55 màn hình LCD), mỗi màn hình 21 inch, độ phân giải 1600x1200 Pixel, 32-node cluster, CPU AMD Opteron 64bit, 4GB RAM, NVIDIA Quadro3000, several NICs, lưu trữ 1.5TB trên mỗi node, độ phân giải tổng cộng 105 megapixel với băng thông mạng trên hàng chục gigabit LambdaVision phát triển thiết bị phụ trợ đo đạc không dây và camera giám sát điều khiển tương tác giữa người dùng để triển khai dịch vụ khẩn cấp khi cần thiết như: hỏa hoạn, động đất, bão v.v Khả năng hiển thị độ phân giải cao như LambdaVision là điều cần thiết để vẽ các mô hình hình học phức tạp

mà không làm mất chi tiết điểm ảnh của chúng Với mô hình hình học tạo từ hàng triệu hình tam giác, nếu nó được hiển thị trên một màn hình máy tính để bàn duy nhất thì chỉ một nhóm nhỏ của những hình tam giác đó đóng góp vào hình ảnh cuối cùng, đó là hiện tượng mất điểm ảnh Ngoài ra, các nhà địa lý làm việc với các bản đồ hình ảnh không gian và hình ảnh vệ tinh (365Kx365K) và các nhà sinh học dựng phim hình ảnh não bộ người bao gồm hàng ngàn hình ảnh chụp từ kính hiển vi có độ phân giải cao (4Kx4K pixel cảm biến) là những ví dụ tốt để sử dụng LambdaVision, màn hình ghép lát gạch hiển thị

độ phân giải cao

Hình 1-1 Màn hình hiển thị LambdaVision sử dụng SAGE

SAGE (Scalable Adaptive Graphics Environment) là một hệ thống phần mềm hỗ trợ tương tác khoa học với môi trường hiển thị trực quan độ phân giải cao SAGE là một "hệ điều hành" cho các môi trường hiển thị - lát gạch, cho phép người dùng phân phối các ứng dụng trực quan trên các cụm máy tính điều khiển trực tiếp màn hình lát gạch (xem hình 2) Sự độc đáo của SAGE nằm trong khả năng cho phép nhiều ứng dụng chạy song song trên các cụm máy tính riêng biệt và cho phép quản lý cửa sổ từ xa

và hiển thị ứng dụng ở bất kỳ phần nào của một màn hình lát gạch Khả năng này cho phép xử lý đa tác

máy tính LCD ghép lát gạch lại với nhau thành một màn hình duy nhất có tổng độ phân giải bằng tổng độ phân giải của các màn hình nhỏ ghép lại: 16x(1024x768 pixels) ~30Mpixels

Hình 2-1 Phóng to ảnh độ phân giải 1024x768 pixel lên 16 lần

- Vấn đề đặt ra là làm thế nào để định vị và thay đổi kích thước của cửa sổ ứng dụng hiển thị trực quan trên màn hình lát gạch, sử dụng SAGE để phân vùng dữ liệu hình ảnh và mỗi phân vùng vào một vùng màn hình thích hợp hoặc những nút hiển thị Trường hợp đầu tiên (hình 2-3), mỗi người dùng chỉ có một cách gửi hình ảnh của ứng dụng trong phân vùng chỉ định, trong đó việc chạy các ứng dụng trực quan tại các cụm tính toán từ xa và nhiều dòng điểm ảnh cùng hiển thị trên một màn hình lớn lát gạch Tuy nhiên, trong mô hình thứ hai (hình 2-4), mỗi người dùng có thể quản lý các cửa sổ ứng dụng trên màn hình lát gạch, người dùng quản lý mỗi phân vùng hình ảnh một cách độc lập

- Vấn đề này được giải quyết bằng cách chuyển dữ liệu pixel thông qua một hệ thống cầu nối tốc độ cao gọi là SAGE Bridge, được đặt tại lõi ở giữa thiết bị đầu cuối và hệ thống hiển thị (xem hình 2-4) Bridge SAGE điều khiển nhiều dòng pixel và chia từng dòng pixel hiển thị trên màn hình Hình 2-3 Phân phối hiển thị phân vùng chung Hình 2-3 Phân phối hiển thị từng phân vùng riêng

lát gạch Nó sao chép dữ liệu theo nhóm pixel và hiển thị trên từng phân vùng pixel Điều này cho phép mỗi nút vẽ đầy đủ khung hình (frame) từ SAGE Bridge mà không xem xét cách bố trí cửa sổ

và cấu hình hiển thị nhiều lát gạch

Hình 2-4 Phương pháp tiếp cận SAGE Bridge Cách tiếp cận phân vùng dữ liệu hình ảnh cho mỗi màn hình lát gạch (endpoint) liên quan đến việc tạo ra một nhóm các bộ đệm mạng cho mỗi thiết bị hiển thị và sao chép các phần thích hợp của hình ảnh cho mỗi bộ đệm Tuy nhiên, trong cách tiếp cận này, thêm một thiết bị hiển thị mới sẽ làm cho hệ thống có nhiều ảnh hưởng bởi vì dung lượng bộ nhớ đệm nhỏ và băng thông bộ nhớ cần thiết cho việc sao chép dữ liệu hình ảnh tỉ lệ nghịch với số lượng thiết bị hiển thị Cách tiếp cận hình ảnh phân vùng dữ liệu vào các khối pixel có kích thước bằng nhau và tính toán các điểm đến của chúng (màn hình hoặc các nút hiển thị) cho mỗi lát gạch hiển thị Ví dụ, tỉ lệ khung (frame) tối đa của một hình ảnh động 4Kx2K không nén tại một điểm với 6 gigabit/giây (Gbps) băng thông mạng là 30 khung hình/giây (fps) Trong khi tỷ lệ tối đa ở điểm cuối khác với mạng băng thông 1Gbps chỉ 5fps Một cách tiếp cận để xử lý vấn đề này với những thuật toán đồng bộ hóa hiển thị Vì vậy, đồng bộ giữa các máy tính đặt ra một thách thức đáng kể để đảm bảo rằng các ảnh hiển thị trên màn hình “lát gạch” xuất hiện liền mạch và đồng nhất cùng một lúc nhiều hình ảnh hoặc hình ảnh động từ các ứng dụng khác nhau (xem hình 1-2)

Trong báo cáo này, ngoài việc trình bày cách thức thiết lập hệ thống cluster màn hình hiển thị

độ phân giải cao, chúng tôi trình bày hai thuật toán đồng bộ hóa hiển thị: two-phase và one-phase để đồng bộ hóa giữa các máy tính hiển thị ảnh một cách liền mạch Sử dụng thuật toán để trích xuất hình ảnh và tính toán chia đồng đều các điểm ảnh một cách tự động cho tất cả các nút hiển thị Để thực hiện điều này, phải duy trì ba bối cảnh khác nhau trong chương trình; một là bối cảnh hình ảnh theo thứ tự kích thước của hình ảnh, hai là bối cảnh hiển thị trong màn hình hiển thị lát gạch theo tọa

độ và ba là bối cảnh trên mỗi màn hình nhỏ ở mức cục bộ (local)

Mô hình truyền thống cho điều khiển màn hình hiển thị “lát gạch” là sử dụng toàn bộ bề mặt màn hình để hiển thị một ứng dụng với độ phân giải tinh tế Tuy nhiên, các loại màn hình hiển thị

này chỉ phát triển về kích thước và độ phân giải; chẳng hạn như những hệ thống WireGL Error! Reference source not found., Chromium Error! Reference source not found., DMX Error! Reference source not found., và CGLX Error! Reference source not found Trong WireGL biểu

diễn song song hóa hình ảnh từ dữ liệu nguồn đơn Cách tiếp cận này cho phép một ứng dụng đơn duy nhất điều khiển màn hình ghép hiển thị dòng (stream) hình ảnh đồ họa song song trên các nút Tuy nhiên, nó bị hạn chế về tính năng do hiệu ứng thắt nút cổ chai bởi chỉ duy nhất một luồn dữ liệu

đi vào Hạn chế này được cải thiện đáng kể và linh hoạt hơn trong Chromium, được thiết kế cho phân phối nhiều tác vụ điều khiển cluster màn hình hiển thị lát gạch CGLX không phân phối đồ họa của ứng dụng mà thực thi bản sao của các ứng dụng OpenGL trên tất cả các máy client và tái tạo dữ liệu trên tất cả các máy client DMX (Distributed Multihead X) cung cấp một hệ thống môi trường tương thích X Window, kết nối nhiều máy tính lại để được một màn hình hiển thị thống nhất Tuy nhiên, các hệ thống này cũng chỉ cho phép một ứng dụng thực thi tại một thời điểm trên màn hình ghép Do đó, yêu cầu đặt ra một kiến trúc điều khiển dòng (stream) dữ liệu đồ họa chẳng hạn như SAGE cho phép di chuyển, thiết lập lại kích thước (resize) ứng dụng và cho phép nhiều cửa số ứng dụng xếp chồng lên nhau SAGE là một nền tảng cho các hệ thống hiển thị “lát gạch” phân giải cao Không giống như cách tiếp cận khác, chẳng hạn như Chromium, SAGE đồ họa tính toán cụm (cluster), và dựa vào việc sử dụng mạng tốc độ cao cho hiển thị dòng pixels Với SAGE, một giao diện duy nhất hiển thị như một bức “tường” được điều khiển bởi các nút hiển thị và nhiều cửa sổ có thể được hiển thị trên tường cùng một lúc Trong SAGE, các dòng pixel của các ứng dụng được gửi đến SAGE Receiver (APP) Mỗi ứng dụng được phép kết xuất điểm ảnh của nó đến giao diện ứng dụng SAGE (SAIL) và hiển thị phù hợp tại vị trí hiện tại và kích thước của cửa sổ cấp phát trên màn hình lát gạch Trên mỗi nút có trình quản lý hiển thị NDM chịu trách nhiệm hiển thị các nội dung của tất cả các ứng dụng trên màn hình; nhiều dòng pixel có thể được hiển thị độc lập nên cho phép nhiều ứng dụng được hiển thị đồng thời trên màn hình Trình quản lý Free Space Manager (FSManager) theo dõi những thông số hiển thị hiện tại và sắp xếp các điểm ảnh tương ứng với ứng dụng trên màn hình lát gạch Căn cứ thứ tự sắp xếp, FSManager hướng dẫn SAIL phân phối các điểm ảnh của một ứng dụng cho các nút hiển thị thích hợp Ví dụ thú vị là SAGE chạy bốn nút hiển thị và hiển thị hai ứng dụng như mô tả trong hình 2-5

Hình 2-5 Chạy ứng dụng trong SAGE với bốn nút hiển thị với hai ứng dụng App1

và App2, phân phối trên nút 0, 1, 2 và nút 1, 2, và 3 tương ứng

3 Những công trình nghiên cứu có liên quan

Trong phần này thảo luận về một vài công trình trước đó có liên quan đến kỹ thuật hiển thị ảnh trên màn hình hiển thị lát gạch độ phân giải cao Những hệ thống hỗ trợ phân phối tương tác dựa trên tính toán lưới và tính toán song song của những ứng dụng trực quan khác nhau như:

- Phần mềm SGE (Scalable Graphics Engine) là một phần mềm quản lý tài nguyên và nó cho phép khai thác năng lực các máy điện toán trong cluster (cpu, phần mềm, RAM, vv.) hiệu quả SGE cung cấp nhiều chức năng thiết lập mở rộng SGE có tính tương tác cao, chấp nhận mọi thông điệp gửi đến từ giao diện người dùng dựa trên các hệ thống tích hợp chính sách quản lý tài nguyên,

có thể thực thi cả trăm công việc từ khắp mọi nơi kết nối vào hệ thống tại một thời điểm SGE được phát triển bởi IBM Về nguyên lý hoạt động nó sử dụng bộ đệm phần cứng (hardware frame buffer) cho tính toán song song Các điểm ảnh (Disjoint pixel fragments) được đưa vào bộ đệm SGE mà không giao nhau và hiển thị theo cơ chế tiếp giáp ảnh với nhau SGE hỗ trợ lên tới 16GigE dữ liệu đầu vào có thể điều khiển 8 hình ảnh hiển thi với hệ thống 2 bộ đệm (double-buffering) hỗ trợ lên tới

16 megapixels SGE nhận dữ liệu là hình ảnh đồ họa từ nhiều nút (nodes) và nhiều tuyến để hiển thị hình ảnh có độ phần giải cao (high-resolution)

- Phần mềm WireGL [5] biểu diễn (rendering) song song hóa (parallel) hình vẽ graph) là loại đầu tiên biểu diễn song song hóa hình ảnh từ dữ liệu nguồn đơn (single data source) Cách tiếp cận này cho phép một ứng dụng đơn duy nhất (single serial application) điều khiển màn hình ghép hiển thị bởi dòng (stream) hình ảnh đồ họa nguyên thủy (streaming graphics primitives) được hiển thị song song trên các nodes nhận Tuy nhiên nó bị hạn chế ở tính năng mở rộng do hiệu ứng thắt nút cổ chai bởi chỉ duy nhất một luồn dữ liệu đi vào Khả năng mở rộng hệ thống được linh

(scene-hoạt hơn (Flexible scalable graphics systems) với các phần mềm như Chromium hoặc Aura được thiết kế cho phân phối nhiều tương tác (distributing visualizations) và từng cluster điều khiển nhóm màn hình ghép hiển thị (driven tiled-displays) Tuy nhiên các hệ thống này cũng chỉ cho phép chỉ một ứng dụng thực thi tại một thời điểm trên màn hình ghép, do đó yêu cầu đặt ra một kiến trúc điều khiển dòng (stream) hình ảnh độ họa (graphics streaming architecture) như SAGE hoặc SGE để cho phép di chuyển (move), thiết lập lại kích thước (resize) và nhiều cửa số ứng dụng xếp chồng lên nhau (overlap multiple application windows)

- Phần mềm XDMX Distributed Multi-head X11: XDMX [16] là hệ thống điều khiển việc

hiển thị hình ảnh trên màn hình ghép (tiled display) Nó bao gồm node proxy server X front-end điều khiển nhiều X server back-end để tạo thành màn hình lớn (unified large display) XDMX chỉ hỗ trợ Chromium để hiển thị nhiều ứng dụng (multiple applications) trên màn hình ghép hiển thị (tiled display) Một ứng dụng đơn giản, Xdmx sẽ cung cấp hỗ trợ kết nối hai máy tính để bàn với nhau, mỗi máy đều có màn hình hiển thị kết nối với nó Một ứng dụng phức tạp sử dụng Xdmx là thống nhất của 4 lưới (Grids) màn hình 1280x1024 (mỗi lưới (Grid) gồm 16 máy tính) thành một màn hình duy nhất có độ phân giải 5120x4096 Pixels Xdmx được phát triển và chạy trên nền Linux (ia32 và x86_64) và đã được thử nghiệm với SGI Irix.Tuy nhiên, XDMX không hỗ trọ ứng dụng song song (parallel applications) Đây là một giới hạn khả năng mở rộng hệ thống

- Phần mềm SAGE (Scalable Adaptive Graphics Environment) : là một môi trường đồ họa tương thích hiển thị hình ảnh với độ phân giải cao Nó cho phép nhiều người cùng thao tác trên một màn hình lớn với độ phân giải cao (megapixel), tương ứng với ứng dụng như (vẽ 3D, truy cập từ xa, video, các bản đồ 2D) Điều này cho phép các cửa sổ ứng dụng được bố trí tại một vị trí trên màn hình Kiến trúc của SAGE [3] bao gồm nhiều tài nguyên Các nguồn tài nguyên này là tập hợp các máy tính đơn theo cấu trúc cluster Những máy tính này kết nối qua mạng tốc độ cao, thích hợp vẽ

đồ họa trên màn hình hiển thị SAGE cho phép các nhóm cục bộ (local) và các nhóm các nhà nghiên cứu phân tán (distributed) làm việc cùng nhau trên một lượng lớn phân phối datasets không đồng nhất SAGE bao gồm Free Space Manager, SAGE sử dụng thư viện SAIL, SAGE Receiver, và giao diện người dùng (UI) Free Space Manager là đơn vị điều khiển trung tâm của SAGE Nó cung cấp một giao diện trực quan cho việc di chuyển hoặc thay đổi kích thước hình ảnh trên màn hình ghép (tiled) Khi một cửa sổ đồ họa được di chuyển từ vị trí này đến vị trí khác trên màn hình, các Free Space Manager sẽ điều chỉnh trực tiếp dòng (stream) pixels của cluster ở xa đến tại vị trí mới, tạo cho người sử dụng sự có cảm giác rằng họ đang làm việc trên một màn hình máy tính liên tục, mặc

dù mỗi hệ thống của họ có thể ở xa FreeSpaceManager kiểm soát dòng (stream) pixel giữa các SAIL (SAGE Thư viện ứng dụng) và SAGE nhận, và hiển thị các vị trí và kích cỡ của dòng (stream) hình ảnh (streamed) hình ảnh trên màn hình ghép, tùy theo loại thông điệp từ phía client của người dùng (user) gửi đến Một SAGE nhận (Receiver) có thể nhận được nhiều dòng (stream) pixel từ các

ứng dụng khác nhau, và hiển thị trực tiếp điểm ảnh trên nhiều màn hình của màn hình ghép Người dùng gửi lệnh từ giao diện người dùng đến trình điều khiển Free Space Manager

- Phần mềm TeraVision [4] được phát triển vởi EVL là một giải pháp mở rộng độ phân

phân giải mà có khả năng truyền đồng bộ nhiều dòng (stream) video có độ phân giải cao giữa các máy trạm (workstation) với nhau hoặc giữa các cluster với nhau TeraVision cũng có thể truyền dòng (stream) hình ảnh đồ họa qua mạng diện rộng Tuy nhiên, nó điều khiển hiển thị các ứng dụng tĩnh trên màn hình ghép (tiled) Nó phù hợp cho truyền dòng (stream) hình ảnh đồ họa từ máy tính

để bàn đơn đến hệ thống hiển thị ghép nhưng không phù hợp để hỗ trợ các ứng dụng song song hoặc nhiều trường hợp khác của các ứng dụng

Bảng 3-1 bảng so sánh các công cụ SAGE với các công cụ khác

Dựa vào bảng trên, SAGE có nhiều ưu điểm hơn so với những phần mềm khác với tính năng đa tiến trình (multicasting) đa tương tác vụ (Visualcasting) hình ảnh, nên cách tiếp cận SAGE để xây dựng

hệ thống màn hình hiển thị độ phân giải cao phù hợp nhất

4 Nội dung nghiên cứu

4.1 Thiết lập hệ thống cluster gồm nhiều máy tính

Để có được màn hình có độ phân giải cao 4x(1024x768)pixels, chúng tôi ghép 4 màn hình LCD (1024 x 768 pixels) lại với nhau Mỗi màn hình được điều khiển bởi một máy tính có cấu hình bộ vi xử lý intel core 2 Dual 2,4 GHz, 4 GB RAM, 512KB cache bộ nhớ, card đồ họa Nvidia AGP 9600, 1 card GigE Cluster chạy Linux kernel 2.6 – cài đặt bản phân phối

Rocksclusters Error! Reference source not found Các máy tính kết nối với nhau thông qua

Switch Giga 10/100/1000 theo giao thức TCP/IP - tốc độ truyền dữ liệu cao Việc thiết kế hệ thống không khó, nó giống như một mạng LAN bình thường, nhưng có điểm khác biệt là các

máy tính kết nối theo mô hình cluster – tính toán song song và bộ nhớ phân tán Error! Reference source not found Các máy tính kết nối với nhau thông qua Switch theo giao thức

TCP/IP – thiết kế hệ thống giống như một mạng LAN bình thường Nhưng có điểm khác biệt là các máy tính kết nối theo mô hình cluster – tính toán song song và bộ nhớ phân tán

4.1.1 Mô hình hệ thống

Hình 4-1 Sơ đồ thiết kế hệ thống

4.1.2 Yêu cầu phần cứng

Máy Frontend

Kích thước tối thiểu của ổ đĩa cứng: 30 GB

Bộ nhớ RAM tối thiểu: 1 GB Ethernet: 2 ports ("eth0" và "eth1") BIOS Boot Order: CD, Hard Disk Máy Compute

Kích thước tối thiểu của ổ cứng: 30 GB

Bộ nhớ RAM tối thiểu: 1 GB Ethernet: 1 port (e.g., "eth0") BIOS Boot Order: CD, PXE (Network Boot), Hard Disk

4.1.3 Cấu hình hệ thống

Cluster 4 node điều khiển màn hình hiển thị 2x2 Cluster trang bị bộ vi xử lý intel core 2 Dual 2,4 GHz với 4 GB RAM, 512KB cache bộ nhớ, Nvidia Quadro 3.000 thẻ đồ họa khe cắm AGP, và một 1 thẻ GigE Cluster chạy Linux kernel 2.6 Các nút được kết nối với nhau thông qua một chuyển đổi Switch Giga 10/100/1000

4.1.4 Cài đặt phần mềm

Cài đặt hệ điều hành cho máy Frontend

Trên máy Frontend cần cài đặt các phần mềm sau đây, có thể download các file iso từ trang web http://www.srockslusters.org về và ghi ra đĩa CD Các phần mềm đó bao gồm: Kernel/Boot Roll CD, Base Roll CD, HPC Roll CD, Web Server Roll CD, OS Roll CD - Disk 1, OS Roll CD - Disk 2

Các bước cài đặt hệ thống như bên dưới:

Bước 1: Chèn đĩa CD Kernel/Boot Roll vào ổ đĩa CD của máy Frontend và khởi động

Hình 4-4 Chọn Kernel/Boot Roll check ’Selected’

Lặp lại các bước trên với Base Roll, HPC Roll, Web Server Roll và OS rolls

Bước 5 Khi bạn đã chọn tất cả rolls cho máy frontend, màn hình sẽ như:

Hình 4-5 Hiển thị các phần mềm được chọn, click the ’Next’ button

Bước 6 Sau đó, bạn sẽ thấy trên màn hình có các thông tin về Cluster:

Hình 4-6 Điền thông tin vào biểu mẫu, sau đó nhấp vào ’Next’ button

Bước 7 Cụm tin màn hình cấu hình mạng cho phép bạn thiết lập các thông số mạng cho các ethernet network kết nối máy frontend với các máy compute

Hình 4-7 Đặt ip cho eth0 Bước 8 Cấu hình mạng cho các mạng Ethernet kết nối ra ngoài (internet)

Hình 4-8 Đặt ip mạng internet Bước 9 Cấu hình Gateway và DNS mục:

Hình 4-9 Đặt ip Gateway và DNS Bước 10 Nhập mật khẩu cho tài khoản root:

Hình 4-10 Đặt mật khẩu root Bước 11 Cấu hình timezone:

Hình 4-11 Chọn timezone Bước 12 Phân vùng ổ đĩa: chọn phân vùng tự động hoặc bằng tay

Hình 4-12 Chọn cách phân chia partation Bước 13 Nếu chọn phân vùng bằng tay, sau đó màn hình phân vùng xuất hiện:

Hình 4-13 Chia partaion

Bước 14 Máy frontend sẽ định dạng hệ thống tập tin, sau đó nó sẽ yêu cầu các đĩa CD roll thêm vào lúc bắt đầu cài đặt frontend

Hình 4-14 Copy phần mèm Bước 15 Sau khi CD roll đã sao chép, các gói sẽ được cài đặt:

Hình 4-15 Quá trình cài đặt Bước 16 Cuối cùng, khi hoàn thành, khởi động lại máy

b Cài đặt hệ điều hành cho máy Compute

Bước 1 Đăng nhập vào máy Frontend với user root Bước 2 Chạy một chương trình tạo file ảnh cho các máy compute bằng lệnh:

# insert-ethers Màn hình hiển thị như bên dưới: