Klaster texnologiyalari uzoq vaqtdan beri oddiy tashkilotlar uchun mavjud. Bu arzon Intel serverlaridan foydalanganlik, aloqa va boshlang'ich darajali klasterlarda keng tarqalgan OS standart vositalaridan foydalanish tufayli mumkin bo'ldi. Microsoft platformalaridagi klaster echimlari asosan operatordagi xatolarga qarshi kurashda, uskunalar etishmovchiligiga qaratilgan. Klasterli echimlar - bu muammolarni hal qilish uchun samarali vosita.

Kompyuter texnologiyalari rivojlanib, uning biznes va biznes jarayonlariga qo'shilishi darajasi va tashkilotlar faoliyati keskin o'sdi. Hisoblash resurslari mavjud bo'lgan vaqtning keskin o'sishi muammosi paydo bo'ldi va u tobora ko'proq ahamiyatga ega bo'ladi. Serverlar ishonchliligi ishlab chiqilgan kompaniyalarning muvaffaqiyatli ishlashining asosiy omillaridan biriga aylanmoqda tarmoq infratuzilmasiBu, ayniqsa, yirik tizimlar real vaqtli ishlab chiqarish jarayonlarini, banklar uchun keng tarmoqlar tarmog'i yoki qaror operatori xizmat ko'rsatish markazlari bo'lgan, ular uchun qarorlarni qo'llab-quvvatlaydigan tizimlardan foydalanadigan maxsus korxonalar uchun juda muhimdir. Bunday korxonalarning barchasi doimiy ravishda ishlaydigan va har kuni ma'lumotni uzilishlarsiz 24 soat davomida taqdim etishni talab qiladi.

Korxona uchun bo'sh jihozlarning narxi doimiy ravishda o'sib bormoqda, chunki u yo'qolgan ma'lumotlarning qiymati, yo'qolgan daromad, texnik yordam va qayta tiklash, mijozlar norozilik narxini va qanday qilib hal qilish xarajatlari Bu muammo? Ushbu korxona uchun bir daqiqa ish vaqtini hisoblashingizga imkon beradigan bir qator usullar mavjud va keyin ushbu hisob-kitob asosida siz eng yaxshi narx nisbati va funktsional imkoniyatlari bilan eng maqbul echimni tanlashingiz mumkin.

Hisoblash tizimining ishonchli tizimini yaratish uchun ko'plab variantlar mavjud. Reydli disk qatorlari, zaxira quvvatini zaxiralash materiallari, masalan, tizimning boshqa shunga o'xshash komponentlarining ishlamayotganligida "Sug'urtalash", agar rad etishda ma'lumotlarga so'rovni qayta ishlashni to'xtatishga imkon bersangiz. Uzluksiz quvvat manbalari elektr ta'minoti tarmog'ida ishlamay qolganda tizimning chiqishlarini qo'llab-quvvatlaydi. Ko'p sonli protsessorning ishlamay qolganida ko'p tarmoqli tizimlar serverning ishlashini ta'minlaydi. Biroq, ushbu variantlarning hech biri to'liq hisoblash tizimidan tashqarida bo'lsa, shuncha vaqt saqlanadi. Klasterizatsiya qutqaruvga keladi.

Tarixan, klasterlar yaratilishining birinchi qadami ularning davrida "issiq" zaxira tizimi keng deb hisoblanadi. Bir yoki ikkita bunday serverlar bir nechta serverlardan kiritilgan bunday tizimda hech qanday foydali ishni bajarmaydi, ammo asosiy tizimlarning har bir asosiy tizimlari bajarilishi bilanoq ishlashni boshlashga tayyor. Shunday qilib, serverlar bir-birlarini ishdan bo'shatilsa yoki buzgan holda bir-birlarini takrorlaydilar. Ammo men bir nechta kompyuterlarni birlashtirmoqchiman, ular shunchaki bir-birlarini takrorlashmagan, balki yukni o'zaro taqqoslash, boshqa foydali ishlarni ham bajarishgan. Bunday tizimlar uchun ko'p hollarda, klasterlar yaxshiroqdir.

Dastlab, klasterlar faqat kuchli hisoblash va qo'llab-quvvatlash ma'lumotlar bazalari uchun, ayniqsa, tirnalgan ishonchlilik talab qilinadi. Kelajakda ular veb-xizmat uchun murojaat qila boshladilar. Biroq, klasterlar narxlarining pasayishi bunday echimlar boshqa ehtiyojlar uchun tobora ko'proq iste'mol qilinishi mumkinligiga olib keldi. Klaster texnologiyalari nihoyat oddiy tashkilotlar uchun, xususan, kam sonli Intel serverlari, boshlang'ich darajadagi klasterlarda, aloqa va umumiy operatsion tizimlar (OS) foydalanish uchun mavjud bo'ldi.

Microsoft platformalaridagi klaster echimlari birinchi navbatda, asosan asbob-uskunalar va dasturiy ta'minot etishmovchiligiga yo'naltirilgan (dasturiy ta'minot). Ushbu omillarni chiqarib tashlash uchun bunday tizimlarning 22 foizi to'g'ridan-to'g'ri uskuna etishmovchiligi, OT, elektr ta'minoti va boshqa texnologiyalar bilan bog'liq (ortiqcha va almashtiriladigan disklar, elektr ta'minoti, elektr ta'minoti, PCI ulagichlari va boshqalardagi taxtalar). Biroq, qolgan voqealarning 78 foizi odatda dastur etishmovchiligi va operatorning xatolaridan kelib chiqadi. Klasterli echimlar - bu muammoni hal qilish uchun samarali vositalar.

Kambag'allar sizga etarlicha ishlash, uskunalar etishmovchiligi va dasturiy ta'minotga qarshilik ko'rsatadigan noyob me'morchilikni yaratishga imkon beradi. Bunday tizim osongina o'lchanadi va standart tarkibiy qismlarga asoslangan va oqilona narxga qarab noyob narxlar yoki ommaviy parallelizmga ega bo'lgan tizim narxidan ancha kam.

"Klaster" atamasi nosozlikni ham, masshaviy darajada ishlov berishni anglatadi. Siz klassik klaster ta'rifini berishingiz mumkin: "Klaster bir-biridan bir-biridan iborat bir-birining bir-birining bir-biridan iborat bir nechta kompyuterlardan iborat parallel yoki tarqatilgan tizim, bir vaqtning o'zida birlashtirilgan, yagona, yagona kompyuter manbai sifatida ishlatiladi." Klaster bir nechta kompyuterlarning kombinatsiyasidir, ular ma'lum bir mavhum tomonidan boshqariladi va bitta butun son sifatida ishlatiladi. Klasterning har bir tugunida (tugun odatda klasterga kiritilgan kompyuter hisoblanadi) bu uning OT-ning shaxsiy nusxasi. SMP va SMMA arxitekturasi bilan tizimga ega bo'lgan tizimlarni eslang bitta umumiy nusxaklasterlarni hisoblab bo'lmaydi. Klaster tugun bitta protsessor va ko'p klaster bo'lishi mumkin va bitta klaster ichida kompyuterlar boshqa konfiguratsiya bo'lishi mumkin (boshqa bir qator protsessorlar, turli xil protsessorlar, turli xil protsesslar, turli xil protsesslar va disklar). Klaster tugunlari bir-biriga yoki an'anaviy tarmoq ulanishlaridan (ETHERTET, FDDI, tola kanallari) yoki undan kelib chiqadi noqonuniy bo'lmagan maxsus texnologiyalar. Bunday intraclastik yoki intraclastal ulanishlar tugunlar tashqi tarmoq muhitidan mustaqil ravishda bir-biri bilan o'zaro aloqada bo'lishga imkon beradi. Klaster kanallari bo'yicha nafaqat ma'lumot bilan aloqa qilish, ammo bir-birining samaradorligini ham boshqarish.

"Klasterning kengroq ta'rifi bor:" To'liq butun butun son - bu umumiy resurslarni markazlashtirilgan va umumiy fayl tizimiga ega bo'lgan va qo'shimcha ravishda konfiguratsiyaga moslashuvchanligi va qulayligini ta'minlash uchun qulaylik kiritadi. "

Yuqorida aytib o'tilganidek, klasterning asosiy maqsadi yuqori kompyuterlar yoki serverlar to'plamiga nisbatan yuqori darajada ta'minlash - tayyorgarlik darajasi (aks holda mavjudlik darajasi - yuqori darajadagi), shuningdek yuqori darajadagi Ma'muriyatning tarqalishi va qulayligi. Tizimni tayyorlashni takomillashtirish foydalanuvchi uchun eng uzoq vaqt davomida foydalanuvchi uchun tanqidiy talablarning ishini ta'minlaydi. Kompaniyaning foyda olishiga bevosita xizmat ko'rsatishga, xizmat ko'rsatish yoki boshqa muhim funktsiyalarga bevosita murojaat etish imkoniyati mavjud. Qoida tariqasida, klasterdan foydalanish server yoki har qanday ariza normal ishlashni to'xtatsa, agar sizning vazifalaringizni davom ettirishda boshqa serverni to'xtatsa Noto'g'ri server rolini oladi (yoki noto'g'ri dasturning nusxasini ishga tushiradi) Tizimda ishlamayotganligi sababli foydalanuvchi ishdan bo'shatish vaqtini kamaytirish uchun.

Tayyorlik odatda o'lchanadi Tizim tomonidan sarflanadigan vaqt foizi sifatida, ishning umumiy vaqtidan boshlab. Har xil dasturlar hisoblash tizimidan har xil tayyorlikni talab qiladi. Tizimning tayyorligi turli xil usullar bilan ko'paytirilishi mumkin. Usulni tanlash tizimning narxiga va bo'sh vaqtning korxonasiga qarab amalga oshiriladi. Qoida tariqasida, qoida tariqasida, defutatsiyadan keyingi vaqtning pasayishiga e'tibor qaratadigan juda arzon echimlar mavjud. Xaridroq, tizimning normal ishlashini ta'minlang va foydalanuvchilarga bir yoki bir nechta komponentlar bajarilmasa ham xizmat ko'rsating. Tizim eshitilganda uning narxi hech qachon bo'lmaydi. Shunga o'xshab, uni qo'llab-quvvatlash narxi chiziqli emas. Nisbatan kam xarajatlar bo'lgan tizimlar yuqori darajadagi nosozlikning etarli darajada darajasiga ega emas - 99% dan oshmasligi kerak (bu yiliga to'rt kunni tashkil qiladi, bu korxona axborot tarkibi joriy bo'lmaydi). Bu erda profilaktik ish yoki qayta ishlash bilan bog'liq bo'lgan rejalashtirilgan ish vaqtini o'z ichiga olgan bo'lsa, bu unchalik emas.

Yuqori mavjudlik (tayyorligi) bunday xatolarni boshdan kechirgandan keyin ishlashni davom ettiradigan yoki tiklashni davom ettiradigan bunday echimni anglatadi hech qanday aralashuv yo'q. Eng rivojlangan (va tabiiyki qimmat) nosoz echimlar tizimning ishonchliligi 99,999% ni taqdim etishga qodir (I.E. dan ko'p bo'lmagan) 5 daqiqa yiliga kam ish vaqti).

Yagona server tizimlari o'rtasida aks ettirilgan disk tizimlari (yoki reydli massivlar) va nomuvofiq tizimlar, "oltin o'rtasi" klaster echimlarini ta'minlaydi. Mavjudlik nuqtai nazaridan, ular nomutanosib ravishda nosozliklarga nisbatan balansli tizimlarga murojaat qilishadi. Bunday echimlar faqat juda kichik rejalashtirilmagan vaqtga yo'l qo'yilishi mumkin bo'lgan holatlar uchun juda mos keladi.

Klaster tizimining ishdan chiqmagan taqdirda qayta tiklash maxsus dasturiy ta'minot va apparatni boshqaradi. Klaster dasturi sizga bitta apparat yoki dasturiy ta'minot etishmovchiligini aniqlashga imkon beradi, uni izlang va tizimni tiklang. Maxsus ishlab chiqarilgan subroutinlar eng ko'p birini tanlashi mumkin tezkor yo'l Xizmatlarning bajarilishini ta'minlash uchun eng kam vaqt ichida. O'rnatish va dasturiy ta'minot interfeysi uchun o'rnatilgan asboblar vositasi yordamida siz foydalanuvchi tomonidan ishlab chiqilgan dasturlarda yuzaga keladigan iltimolarda yuzaga keladigan, izolyatsiyalash va yo'q qilishdagi xatolarni yaratadigan maxsus dasturlarni yaratishingiz mumkin.

Klasterning muhim afzalligi juda mazmunli ekanligini ta'minlashdir. Klaster sizga tizimni hisoblash kuchini moslashtirishga imkon beradi, bu foydalanuvchilarga yangi tugunlarni qo'shadi va foydalanuvchilarni uzmasdan. Zamonaviy klasterli echimlar klaster tugunlari o'rtasida avtomatik ishlov berishni ta'minlaydi, natijada bitta dastur bir nechta serverlarda ishlashi va hisoblash resurslaridan foydalanishlari mumkin. Oddiy dasturlar klasterlarda ishlaydi, bu:

• ma'lumotlar bazasi;
• korxona resurslarini boshqarish tizimlari (ERP);
• xabarlarni qayta ishlash va pochta tizimlari;
• web va veb-serverlar orqali operatsiyalarni qayta ishlash vositalari;
• mijozlararo hamkorlik tizimlari (CRM);
• fayl va ajratish tizimlari.

Shunday qilib, klaster bir nechta serverlarni o'zaro bog'langan maxsus aloqa kanal, Tez-tez tizim tarmog'i deb nomlanadi. Klasterli tugunlar bir-birining ishlashini nazorat qiladi va klaster konfiguratsiyasi kabi aniq ma'lumotlarni, shuningdek ma'lumotlarni uzatadi umumiy disklar va ulardan foydalanishni muvofiqlashtirish.

Ishga sig'dirish Yordam bilan amalga oshiriladi maxsus signal yurak. ("Pulse"). Ushbu signal klasterli tugunlari o'z normal ishlashini tasdiqlash uchun bir-birini uzatadi. Kichik bir yalang'och klasterlarda, bir xil kanallar katta klaster tizimlarida ma'lumotlar sifatida bir xil kanallarda uzatiladi. Klasterli dasturiy ta'minot har bir serverning ma'lum bir vaqt oralig'ida "puls" signalini olishi kerak - bu ishsiz bo'lsa, server ishlamayotgan deb hisoblanadi va klaster avtomatik ravishda qayta tiklanadi. Serverlar orasidagi nizolar avtomatik ravishda "Magistr" serveri yoki server guruhini tanlash muammosi klaster boshlanganida, uning vazifasi yangi klaster hosil qilishi uchun paydo bo'ladi.

Klasterli aloqa kanalining tashkil etilishi, oddiy tarmoq, oddiy tarmoq, FDDI, ATM), o'rta tezlikdagi tolali kanal interfeysi yoki ixtisoslashgan CI kanallari interfeysi (kompyuter aloqalari) (Raqamli saqlash tizimining o'zaro bog'lanish) yoki xotira kanali.

DSSI interfeysi o'z-o'zidan drayvlar va o'zaro ta'sirli tizimlarga kirish uchun mo'ljallangan. Bu SCSI-2 ko'p qirrali protokolga o'xshash, ammo ko'proq ishlash va kompyuter o'zaro ta'sirini tashkil etish imkoniyatiga ega. DSSI klasterlari ishonchlilik vositalarini qo'llab-quvvatlaydi, resurslarni ajratish, tarqatilgan fayl tizimi va shaffoflik. Nazorat va xavfsizlik nuqtai nazaridan DSSI klasteri bitta domen bilan ifodalanadi.

CI interfeysi - 70 Mbit / s gacha bo'lgan ikki tomonlama tuzatish. U ma'lum bir kompyuter uchun pul mablag'lari talablariga binoan ikki baravar va bitta avtobus bilan intellekt boshqaruvchisiga ulangan kompyuter i / O tizimiga ulangan. CI interfeysi interfeysi aloqalari CI integratori bilan bog'liq - tugunlar va klaster konfiguratsiyasi bilan maxsus moslamani kuzatish moslamasi.

Xotira kanali texnologiyasi sizga yuqori tezlikda (100 Mb / s gacha) klasterdagi serverlar o'rtasida yuqori tezlikni ta'minlaydigan yuqori tezlikni ta'minlaydigan yuqori tezlikni ta'minlaydigan yuqori samarali aloqa muhitini yaratishga imkon beradi.

Aloqa kanalining tezligiga bo'lgan talablar klasterli tugunlarning birlashishi va arizalarni qo'llash xususiyatiga bog'liq. Agar, masalan, turli xil tugunlardagi arizalar bir-biri bilan aloqada bo'lmasa va disk drayverlariga kirish, tugunlari almashinuvi, shuningdek, klaster konfiguratsiyasini o'zgartirish, ya'ni yangi qo'shing Kodlar, disk hajmini qayta taqsimlash va boshqalarni qayta taqsimlash va boshqalarni talab qiladi. Ushbu turdagi birja resurslarni talab qilmaydi va oddiy 10 megabit Ethernet kanalidan qoniqish mumkin.

Haqiqiy klaster konfiguratsiyalari juda katta miqdorda. Bir nechta klasterlarning kombinatsiyasi va hatto qo'shimcha qurilmalar bilan. Har bir variantlar tegishli talablarga javob beradi turli xil dasturlar Va tabiiy ravishda, xarajatlarning murakkabligi va murakkabligi nuqtai nazaridan farqlang. Klasterlarning yulduz, halqasi, n-n, va boshqalar keng qo'llaniladi. Ammo, qanchalik murakkab va ekzotik klaster ikki mezonda malakaga ega bo'lishidan qat'i nazar:

Klasterli tugunlar qo'chishini tashkil qilish,

I / O qurilmalar, birinchi navbatda - disklar.

RAMga kelsak, ikkita variant mavjud: barcha klaster tugunlari mustaqil ramYoki ular umumiy umumiy xotiraga ega. Claster I / O qurilmalarining mavjudligi darajasi asosan umumiy disklar bilan tashqi xotirani ishlatish imkoniyati bilan belgilanadi va bu har qanday tugun umumiy diskdagi kosmik tizimdan shaffof kirish huquqiga ega ekanligini anglatadi. Umumiy disk quyi tizimiga qo'shimcha ravishda, mahalliy disklar klaster tugunlari uchun mahalliy disklarga ega bo'lishi mumkin, ammo bu holda ular asosan tugunda OSni yuklash uchun ishlatiladi. Bunday klaster turli xil klasterli tugunlardagi fayllarga yozayotganda, tarqatilgan qulflangan menejer, DLM, nizolarni yo'q qilish uchun maxsus quyi tizimga ega bo'lishi kerak. DLM bo'lmagan tizimlarda dasturlar bir xil ma'lumotlar bilan bir xil ma'lumotlarga parallel ravishda ishlamaydi, agar mavjud bo'lsa, biron bir tugunlardan birortaning bir nuqtasiga belgilangan bo'lsa.

Tashqi xotiralardan bir vaqtning o'zida kirishni qo'llab-quvvatlovchi klasterlarda, barcha tugunlar butunlay avtonom serverlardir.Ikki tugun bo'lsa, disklarda umumiy xotiraga kirish ajratilgan I / O avtobusidan foydalangan holda amalga oshiriladi (1-rasm). Har bir tugun uchun bunday shinalar disk qatorida tugaydi. Istalgan vaqtda, faqat bitta tugun umumiy fayl tizimiga ega. Agar serverlardan biri ishlamay qolsa, avtobusni nazorat qilsa va alohida disklar boshqa tugunga tushadi.

Anjir. 1. Ikki tugunning klasterini qurish.

Integratsiyalashgan axborot tizimi bo'lgan kompaniyalar uchun resurslarning faqat bir qismi tanqidiylik ishonchliligi, faol-zaxira klasterni qurish uchun sxema (2-rasm) qo'llanilishi mumkin. Bunday tizimda eng oddiy ish eng muhim dasturlarni bajaradigan faol serverni va kam mas'uliyatli vazifalarni hal qiluvchi zaxira qiluvchi mashina kiradi. Agar faol server ishlamay qolsa, uning barcha ilovalari avtomatik ravishda zaxiraga o'tkaziladi, bu erda pastki ustuvorliklar to'xtatiladi. Ushbu konfiguratsiya sizga tanqidiy talabnomalar ishining pasayishini istisno qilishga imkon beradi (ushbu sxemaning maxsus holati - "passiv - zaxira nusxasi -" passiv - zaxira "konfiguratsiyasi va unda zaxira serveri hech qanday yuk ko'tarmaydi va kutish holatida).

Anjir. 2. "FAQAT - ZAVOJALAR" turining klasterini yaratish.

Shuningdek, "Faol - Faol - faol", bu barcha tanlangan dasturlar Klasterli serverlar tomonidan bajarilishini anglatadi, bu esa zaxira serverining kundalik ishlarida qo'llaniladi. Ushbu yondashuvning afzalligi shundaki, foydalanuvchi o'z ixtiyorida juda qulay tizim (server takrorlanadi) va bir vaqtning o'zida barcha klaster hisoblash resurslaridan foydalanishlari mumkin. Bu yagona hisoblash quvvatiga yuborilgan tizimning umumiy narxini pasaytiradi. Muvaffaqiyatsiz holatda bo'lgan holatlarda, qolgan ishsiz mashinadan o'tkazilgan bo'lsa, albatta, umumiy ishlashiga ta'sir qiladi. "Faol - faol" klasterlar faqat ofis ishlarini qo'llab-quvvatlash turining past ustuvor vazifalari ishga tushirilmaydi. Bundan tashqari, faol zaxira serveri bilan klasterlarni qurishda siz o'z shaxsiy disklari bilan to'liq takrorlanadigan serverlarga ega bo'lishingiz mumkin. Shu bilan birga, ma'lumotlarni doimiy ravishda asosiy serverdan zaxira nusxalariga nusxalash kerak - bu muvaffaqiyatsizlik holatida, zaxira server to'g'ri ma'lumotlarga ega bo'ladi. Ma'lumotlar to'liq takrorlangandan beri, mijoz shunga o'xshash klasterda yuklarni muvozanatlash haqida gapirish imkonini beradigan har qanday serverga kirish imkoniyatiga ega bo'lishi mumkin. Bundan tashqari, bunday klasterning tugunlarini geografik tarzda ajratish mumkin, bu falokatka chidamli konfiguratsiyaga olib keladi. Ushbu yondashuv juda yuqori darajada ta'minlangan, ammo quyidagi kamchiliklar mavjud:

Ma'lumotlarni doimiy ravishda nusxalash zarurati (bu hisoblash va tarmoq resurslarining bir qismi sinxronizatsiyada doimiy ravishda sarflanadi);

Klaster ichidagi serverlar o'rtasidagi eng tezkor interfeys ham, agar bitta server ishlamay qolsa, desinronlashtirishga olib keladigan kechikishlarni istisno qilmaydi va agar bitta server bo'lsa, ikkinchi server diskida aks ettirilmasa.

Klasterda resurslarni ajratmasdan (3-rasm) Serverlar bitta disk qatoriga ulangan, ammo ularning har biri boshqaradi disklar to'plami bilan. Noqulay tugunlardan birida nosoz bo'lsa, qolgan server o'z disklarini nazorat qiladi. Ushbu usul Serverlar o'rtasida doimiy ma'lumotlarni sinxronizatsiya qilish zarurligini va shu bilan qo'shimcha hisoblash va tarmoq resurslarini chiqaradi. Ammo bu konfiguratsiyada disklar muvaffaqiyatsizlikka aylandi, shuning uchun bunday holda drayvlar reyd texnologiyasidan foydalangan holda drayverlardan foydalaniladi.

Anjir. 3. O'rta bahosiz klasterni qurish.

Tizimlarda to'liq resurslarni ajratish bilan (4-rasm) Klasterdagi barcha serverlar bir xil diskka kirishda bir vaqtning o'zida kirishlari mumkin. Ushbu yondashuv bitta vositaga bir nechta kirish huquqini beradigan puxta ishlab chiqilgan dasturning mavjudligini anglatadi. Oldingi ishda bo'lgani kabi, bu erda disklar bitta muvaffaqiyatsizlikka ega bo'lishi mumkin, shuning uchun reydli massivlardan foydalanish kerak. Ushbu timsolda serverlar o'rtasida doimiy ma'lumotlarni sinxronlashtirish zarurati yo'qoladi. Shunday qilib, qo'shimcha hisoblash va tarmoq resurslari chiqariladi.

Anjir. 4. Umumiy manbalar bilan klasterni yaratish.

Klaster tomonidan bajarilgan barcha dastur shartli ravishda bir nechta kategoriyalarga bo'linishi mumkin. Har qanday klaster tugunida siz deyarli har qanday odatiy dastur o'tkazishingiz mumkin. Bundan tashqari, bir xil dastur turli xil klaster tugunlarida ishlashi mumkin. Biroq, dasturning har bir nusxasi o'z resurslaridan (fayl tizimi) ishlatilishi kerak, chunki fayl tizimi ma'lum bir tugun tomonidan ta'minlanadi. Klasterlar uchun odatdagi dasturiy ta'minotdan tashqari, chinakam klaster dasturlari mavjud. Bunday dasturlar klaster tugunlari va turli tugunlarda ishlaydigan dasturning qismlari bilan taqsimlanadi. Haqiqiy klaster dasturlari sizga klasterdagi yukni parallallashtirishga imkon beradi. Klasterda ishlash uchun mo'ljallangan dasturiy pozitsiyaga mo'ljallangan dasturlar. Haqiqiy klaster dasturlaridan farqli o'laroq, ularda aniq parallelizm bilan qo'llanilmaydi; Aslida, dastur odatdagidek, lekin asosan, resurslarning ko'chishi bilan bog'liq klasterning ba'zi imkoniyatlaridan foydalanish mumkin.

Microsoft platformalari bo'yicha barcha klaster echimlari asosan uskunalar va dasturiy ta'minotning ishdan chiqishiga yo'naltirilgan. Maxsus dasturiy ta'minot - bu serverlarni klasterlarda birlashtiradigan narsa. Ko'pgina zamonaviy korporativ dasturlar va OS o'rnatilgan klasterli tayanchli, ammo klasterning uzluksiz ishlashi va shaffofligi o'rtacha darajadagi maxsus darajaga kafolat berishi mumkin. Bu javobgar:

Barcha serverlar bo'yicha kelishilgan ish uchun;

Mojaro tizimida yuzaga keladigan ruxsat uchun,

Kamchiliklardan keyin klasterni shakllantirish va qayta sozlashni ta'minlaydi;

Klaster tugunlari orqali yuk taqsimlashni ta'minlaydi;

Muvaffaqiyatsiz serverlarning mavjud tugunlariga qaytarilishini tan oladi (ishlamay qolish - migratsiya);

Apparat va dasturiy muhitning holatini kuzatadi;

Sizga yangi apparat arxitekturasiga oldindan moslashishsiz klasterga arizani ishga tushirishga imkon beradi.

Klistanne dasturiy ta'minot odatda bir nechta oldindan belgilangan tizimni qayta tiklash skriptlariga ega va ma'murga bunday stsenariylarni sozlash imkoniyatiga ega bo'lishi mumkin. Muvaffaqiyatsiz qoldirilgandan keyin tiklanish va individual komponentlar uchun ham, individual komponentlar uchun, shuningdek, disk hajmi va boshqalar uchun tizimni qo'llab-quvvatlash mumkin. Ushbu funktsiya avtomatik ravishda tizimning ishlamay qolishi va agar u bo'lsa Masalan, qayta ishlash uchun tugunlardan biri nogiron bo'lishi kerak.

Zamonaviy echimlar zamonaviy hisoblash tizimlarida ishonchlilik va tezlikning ko'payishi, bir nechta qo'shimcha talablarga javob beradi:

Ular tizimning yagona tashqi ko'rinishini ta'minlashi kerak,

Yuqori tezlikni zaxiralash va ma'lumotlarni tiklash,

Ma'lumotlar bazasiga parallel kirish,

Tezkor tugunlardan yukni xizmatga o'tkazish imkoniyatlariga ega bo'ling,

Yuqori darajadagi konfiguratsiya vositalarining yuqori darajasiga ega bo'ling, baxtsiz hodisadan keyin tiklanishni kafolatlang.

Albatta, bir vaqtning o'zida bir xil ma'lumotlarga ishora qiladigan bir nechta klaster tugunlaridan foydalanish, zaxira nusxasi va keyinchalik ma'lumotni qaytarishning murakkabligini oshiradi. Shoshilinch tugundan yukni xizmat ko'rsatish uchun yuk tashish, klaster resurslaridan optimal foydalanishiga qarab talabnomalarni doimiy ravishda qo'llashni ta'minlashning asosiy mexanizmi. Samarali hamkorlik Klaster tizimlari va DBTMS tizimi bo'lishi kerak chiqindi Lok boshqaruvchisi, turli klaster tugunlarning ketma-ketligi talab qilinganida, ma'lumotlar bazasida izchil o'zgarishlarni ta'minlash. Klaster konfiguratsiyasini bir vaqtning o'zida yuqori darajadagi sozlashning konfiguratsiyasi juda murakkab jarayondir (bu yoki boshqa dasturlar klasterli favqulodda holatlarga olib boriladigan qoidalarni aniqlashning murakkabligi tufayli). Klaster tizimi sizga bitta klaster tugundan boshqasiga osongina topshirishga, shuningdek, boshqa tugunga favqulodda foydalanishni tiklash imkonini beradi. Klasterli tizim bilan ishlashini bilish uchun tizim tizimi talab qilinmaydi, shuning uchun klaster bitta kompyuterga o'xshaydi. Bu barcha tugunlar uchun bitta fayl tizimi, bitta IP-manzil va yagona tizim yadrosi bo'lishi kerak.

Eng ishonchli tarqatilgan klasterlar. Agar olov, zilzila, toshqin yoki terroristlarning hujumi sodir bo'lsa ham, eng ishonchli tizimlar muvaffaqiyatsiz bo'lishi mumkin. Zamonaviy biznesning global miqyosda bunday tadbirlar unga zarar etkazmasligi kerak, shuning uchun klaster taqsimlanishi mumkin (yoki kerak) tarqatilishi mumkin.

Barcha taqdimotlar kompyuter kompaniyalari (Kompir, Dell, Hewlett-Packard, IBM, Sun Microsystemlar) o'zlarining klasterli echimlarini taklif qilishadi. Unix-klaster segmentidagi etakchi pozitsiyalar IBMni oladi, bu esa uning DB2 ma'lumotlar bazasini faol ravishda targ'ib qiladi, quyosh o'zining quyosh klaster echimini faollashtiradi. Eng faol futbolchilardan biri (klasterlar uchun sertifikatlangan platformalar va klasterlar uchun sertifikatlangan platformalar soni bo'yicha) kompaker platformalarida durazalar yoki masofaviy filial uchun eng yaxshi klasterlarni taklif qildi. Korporatsiya infratuzilmasi va yirik markazlarda arizalar uchun. Ma'lumotlarni qayta ishlash. Komput Trucluster Server echimi kompaniyalarning bunday texnologiyalarga qo'yiladigan talablarni maksimal darajada oshiradi. Yangi dasturiy ta'minot, masalan, birgalikda bog'langan bir nechta serverlarda ma'lumotlar bazasini yaratish imkonini beradi. Bunday uyushmaga ehtiyoj, masalan, katta idishni kerak bo'lsa yoki operatsiyalarni boshqa klasterli serverga etkazish orqali amalga oshiriladigan serverda muvaffaqiyatsiz bo'lsa, bo'sh vaqtni qisqartirishingiz kerak bo'lsa. Bu sizga qo'shimcha ravishda kichik tashkilotlar serverlari uchun iqtisodiy jihatdan oqlangan standart arxitektura serverlaridan iqtisodiy jihatdan asosli ravishda asoslanib, iqtisodiy jihatdan asosli qurilish klasterlarini ishlab chiqarishga imkon beradi. Kompek va Oracle texnologiya va biznes sohasida faol hamkorlik qilib, bu yanada keng tarqalish, boshqariladigan, ishonchli va iqtisodiy klaster ma'lumotlar bazasini yaratadi. Bundan tashqari, Oracle Dell va Quyosh mikrosizimlari bilan hamkorlik qila boshladi, bu mijozlar tomonidan oldindan sozlangan va Oracle Clace bilan ishlaydigan siste'matlarni taklif qiladigan mijozlarni taklif qiladi. Masalan, Dell, Windows va Linux-da sinovdan o'tgan serverlarda klasterli dasturlarni etkazib beradi.

Korporativ tizimlar bozorida klasterlar asosiy rollardan birini o'ynashadi. Ko'p hollarda klaster echimlari shunchaki alternativa yo'q. Klasterli axborot tizimlarining haqiqiy yuqori darajada mavjudligi va keng tarqalishi, ular tobora murakkab vazifalarni muvaffaqiyatli hal qilish va tobora ortib borayotgan ehtiyojlarni hisobga olinadigan korxonalar bilan hisoblash quvvatini oshirish juda oson.

Klaster (kompyuterlar guruhi)

Yuk taqsimlash klasterlari

Ularning harakatlarining printsipi so'rovlarni qolgan tugunlar orqali qolgan va boshqalarni ishlov berishga yo'naltiruvchi tugunlar orqali taqsimlashga asoslanadi. Bunday klasterning dastlabki maqsadi mahsuldorlik, ammo ularda ishonchlilikni oshiradigan usullar ham qo'llaniladi. Shunga o'xshash tuzilmalar server fermalari deb ataladi. Dasturiy ta'minot (dasturiy ta'minot) Ikkala tijorat bo'lishi mumkin (OpenVMS, MOSCUM, LSF HPC, Solaris Cluster, Mo'ab Klaster, Mo'ab klasteri, Mo'ab klasterlari, Linux virtual server).

Hisoblash klasterlari

Hisoblash maqsadlarida, xususan ilmiy izlanishlarda qo'llaniladi. Klasterlarni hisoblash uchun, suzuvchi nuqtalar (oqayotgan) va kombinatsiyaning past darajalari va kamroq ahamiyatga ega bo'lgan ish protsessorining yuqori ko'rsatkichlari va kamroq ahamiyatga ega - ma'lumotlar bazalari va veb-saytlari uchun muhim ahamiyatga ega - bu ma'lumotlar bazalari va veb-saytining tezkorligi. Xizmatlar. Hisoblash klasterlari bitta kompyuter bilan taqqoslanadigan vaqtni kamaytirishga, bu majburiy ma'lumotlar bilan almashilgan parallel filiallarga etkazish vazifasini buzishga imkon beradi. Oddiy konfiguratsiyalardan biri bu ularga o'rnatilgan umumiy tarkibiy qismlardan to'plangan kompyuterlar to'plamidir. operatsion tizim Linux va bilan bog'liq eteret, myrinet, infiniband tarmog'i yoki boshqa nisbatan arzon tarmoqlar. Ushbu tizim odatdagi BeoDFF Clastster deb atashadi. Yuqori samarali klasterlarni ajratish (ingliz tilini qisqartirish yo'li bilan ko'rsatilgan) Hpc klasterlari. - Yuqori samarali hisoblash klasteri). Eng kuchli yuqori samarali kompyuterlar ro'yxati (shuningdek, qisqartirish tomonidan belgilanishi mumkin) HPC.) Siz dunyo reytingida eng yaxshi500-da topishingiz mumkin. Rossiya MDHning eng kuchli mish-mishlari reytingiga ega.

Taqsimlangan hisoblash tizimlari (Grid)

Bunday tizimlar klasterlar deb hisoblanmaydi, ammo ularning printsiplari klaster texnologiyasiga o'xshaydi. Shuningdek, ular panjara tizimlari deb atashadi. Asosiy farq har bir tugunning kam mavjudligi, ya'ni o'z vaqtida ishlashni o'z vaqtida amalga oshiradigan va operatsiya paytida uzilishi mumkin emasligi sababli, vazifa bir qator jarayonlarga bo'lish kerak bir-biridan. Bunday tizim, klasterlardan farqli o'laroq, bitta kompyuterga o'xshash emas va hisob-kitoblarni tarqatishning soddalashtirilgan vositalari sifatida xizmat qiladi. Konfiguratsiya beqarorligi, bu holda, ko'p miqdordagi tugunlar bilan qoplanadi.

Klasterli serverlar dasturloviy jihatdan tashkil etilgan

Klaster tizimlari eng tezkor ro'yxatda munosib o'rin egallaydi, bu esa narxda superkompyuterni sezilarli darajada yutib oladi. 2008 yil iyul oyi uchun eng yaxshi500 reytingining 7-o'rinchasi 8200 klaster (Chippewa sharflari, Viskonsin, AQSh).

Superkomka nisbatan nisbatan arzon alternativa, bepul dasturiy ta'minot asosida oddiy arzon kompyuterlardan qurilgan asalarichilik kontseptsiyasiga asoslangan klasterlardir. Bunday tizimning amaliy misollaridan biri toshdir Stockcomputer (UAC Ridge, Tennessi, AQSh,).

Jon Koza (Jon Koza) xususiy shaxsga tegishli bo'lgan eng katta klaster (Jon Koza) tomonidan qurilgan.

Tarix

Klaster yaratish tarixi kompyuter tarmoqlari sohasidagi dastlabki ishlanmalar bilan uzviy bog'liqdir. Kompyuterlar orasidagi yuqori tezlikda aloqa paydo bo'lishining sabablaridan biri hisoblash resurslarini jamlashga umid qilmoqda. 1970 yillarning boshlarida TCP / IP protokoli rivojlanish jamoasi va Parc Parc-laboratoriyasi tarmoq o'zaro ta'sirining standartlari beriladi. Ushbu asosda yaratilgan Dekabr tomonidan tashkil etilgan Dekabr 11 ta kompyuterda gidra operatsion tizimi ("gidra") paydo bo'ldi, klaster C.MPP (Pitsburg, Pensiya). Biroq, tarmoq orqali topshiriqlar va fayllarni targ'ib qilish uchun faqat shahar yaqinida, bularning aksariyat qismi Suno-da rivojlanib borayotgani (Quyosh mikrofematikasi).

Dator orqali yaratilgan birinchi tijorat klasteri loyihasi Arcnet edi, shuning uchun shahar oldida klasterlar qurilishi, shuningdek, Vaxclub-ning VAX / VMS operatsion tizimiga asoslangan. Arcnet va Vaxcluster nafaqat qo'shma hisob-kitoblar uchun, balki foto tizimi va periferiya ma'lumotlarini sotishni hisobga olgan holda almashish uchun mo'ljallangan. Vaxclub (hozir VMSCCCCLuster) - "Al-ITANIUIY protsessorlaridan foydalangan holda OpenVMS operatsion tizimining ajralmas qismidir.

Tanilgan ikkita erta klaster mahsulotlari tandem malayya (, ha sinf va IBM S / 390 parallel Syitmx (1994) kiradi.

Oddiy shaxsiy kompyuterlardan klasterlar tarixi asosan parallel mashinada parallel mashinada talab qilinadi. Ushbu dasturda, virtual superkompyuterdagi kompyuterlarni birlashtirish uchun bir zumda klasterlar yaratishni ochish imkoniyatini ochdi. Natijada, yaratilgan barcha arzon klasterlarning umumiy ishlashi "jiddiy" tijorat tizimlarining imkoniyatlarini oshirdi.

Amerikaning Aerokosmik agentligi (NASA) shahrida ma'lumotlar tarmog'ida birlashtirilgan arzon shaxsiy kompyuterlarga asoslangan klasterlarni yaratish, keyinchalik ushbu tamoyil asosida ishlab chiqilgan. Bunday tizimlarning yutuqlari UNIX tashkil etganidan beri mavjud bo'lgan panjara tarmoqlarini rivojlantirishga majbur qildi.

Dasturiy ta'minot

Hududlararo hamkorlikni tashkil etishning keng tarqalgan vositasi bo'lib, bu MPI kutubxonasi tillar va fortrran. Masalan, MM5 ob-havo modellash dasturida ishlatiladi.

Solaris operatsion tizimi quyoshli Servis xizmatchilarining yuqori mavjudligi va bekor qilinishini ta'minlash uchun foydalaniladigan Solaris Clener dasturini ta'minlaydi. Opensoaris uchun amalga oshishi mumkin ochiq manbasi nom ostida Openoaris Haster..

GNU / Linux foydalanuvchilari orasida bir nechta dasturlar mashhur:

• dickc, MPICH va boshqalar - ixtisoslashtirilgan dasturlar uchun ixtisoslashtirilgan mablag'lar. DickC GNU kompilyator to'plamida parallel kompilyatsiyani keltirib chiqaradi.
• Linux vical server, Linux-ha - hisob-kitob serverlari orasidagi so'rovlarni tarqatish uchun dasturiy ta'minot.
• Mosiks, Openmosix, Kerrined, OpenSsi - yadro ichiga bir hil tugunlar orasidagi vazifalarni tarqatadigan asosiy klaster muhitlari. Openssi, Openmosix va kristallangan yaratish tugunlar orasida.

Klasteriy mexanizmlari 2003 yilda Freebbd 4.8-dan boshlab Ajdarg'ida BSD yadrosiga o'rnatilishi rejalashtirilgan. Uzoq rejalarda ham uni yoqtiradi yagona operatsion tizimning chorshanba.

Windows operatsion tizimi uchun Microsoft ishlab chiqariladi. Bu raqamli uskunalar korporatsiyasi texnologiyasiga asoslangan deb ishoniladi, 16 tagacha (2010 yildan) tugunlar, shuningdek San-tarmoqda (saqlash joylari tarmog'i) ishoratlari. API to'plamida tarqatilgan dasturlarni qo'llab-quvvatlash uchun ishlatiladi, klasterda ishlashni ta'minlamaydigan dasturlar bilan ishlash uchun bo'sh joylar mavjud.

Windows Cluter Server 2003 (CCS) 2006 yil iyun oyida e'lon qilingan, klasterli hisoblashni talab qiladigan yuqori texnologik dasturlarga mo'ljallangan. Nashrlar superkompyuterga erishish uchun klasterda to'plangan turli xil kompyuterlarga joylashtirish uchun mo'ljallangan. Windows Cluster serverdagi har bir klaster, asosiy operatsiyani bajaradigan vazifalarni va bir nechta bo'ysunuvchi texnikani tarqatadigan bir yoki bir nechta boshqaruv dastasidan iborat. 2008 yil noyabr oyida Windows HPC Server 2008 2003 yil Windows Cluster Serverni almashtirish uchun mo'ljallangan.

29-bo'lim "Boshqarish Aqlli tizimlar"

Mavzusida insho:

Klaster tizimlari

Bajarildi:

k9-292 talabalari guruhi.

Popov I.A.

Moskva 2001.

1.Kirish

2. Zamonaviy parallel kompyuterlarning asosiy sinflari

3. Parallel kompyuterlarning klaster arxitekturasi

4. Klaster tizimlarini yaratish maqsadlari

5. Qo'rg'illa

6. Yuqori samarali klasterlar

7. Loyihaning hammasi.

8. Xulosa

9. Adabiyotlar

Kirish

Mumberant hisoblash tizimlarini rivojlantirish

SMP, MPP singari hisoblash tizimlarini qurish uchun an'anaviy arxitekturalarni rivojlantirish, vektor parallel tizimlari juda tezda. Hosildorlik oshadi, ishonchlilik va nosozlik bardoshliligi oshadi. Biroq, ushbu arxitektorlar bitta noqulaylik bor - tizimlar narxi, ba'zida bunday tizimlardan foydalanuvchilarning ko'plab foydalanuvchilari - o'quv va ilmiy-tadqiqot tashkilotlari. Bu unumdorlikning o'sish sur'atlarining narxlarini ta'minlash uchun zarur bo'lgan uskunaning apparat va dasturiy tarkibiy qismlarining asoratlari tufayli juda yuqori. Biroq, hisoblash resurslari hozirgi kunda ilmiy va amaliy faoliyatning ko'p sohalarida juda yuqori va an'anaviy superkuter tizimlarining resurslariga ega emas.

Klaster tizimlari hisoblash resurslarining etishmasligi muammosiga kengroq ta'sir ko'rsatdi va ularning arxitekturasiga keng tarqalgan va nisbatan arzon texnologiyalardan foydalanishga asoslanadi dasturiy ta'minot, masalan, kompyuter, Ethernet, Linux va boshqalar kabi. Klaster tizimlarida ommaviy texnologiyalardan foydalanish odatiy hisoblash tizimlarining tarkibiy qismlarini rivojlantirishda, masalan, markaziy protsessorlar, operatsion tizimlar, aloqa vositalarining tarkibiy qismlarini rivojlantirishda sezilarli yutuqlarga erishildi.

Klaster tizimlari arxitektura, chunki ular ommaviy parallelizmga o'xshash tizimlarning rivojlanishi, ularning rivojlanishidagi asosiy rol, tarmoq texnologiyalari sohasida taraqqiyotdir. Bugungi kunda arzon, ammo samarali aloqa echimlari paydo bo'ldi. Bu klaster hisoblash tizimlarining jadal ko'rinishi va rivojlanishini oldindan belgilab qo'ydi. Boshqa omillar klaster tizimlarini rivojlantirishning rivojlanishiga olib keldi.

So'nggi yillarda Intel protsessorlar asosida shaxsiy kompyuterlarning ishlashi ham sezilarli darajada oshdi. Bunday kompyuterlar qimmat va kuchli Rasis protsessorlariga asoslangan ish stantsiyalariga jiddiy raqobatni boshlaydi. Shu bilan birga, u Linux OSning ommabopligi oshib bora boshladi - UNIX versiyasini tarqatdi. Shu bilan birga, ilmiy tashkilotlar va universitetlarda, odatda Linux OSda mutaxassislar bor.

Klaster tizimlarining yuqori darajasi dunyodagi eng kuchli superkompyuterlar ro'yxatidagi eng kuchli superkompyuterlar ro'yxatida - 11 11 klaster qurilmalari ro'yxatida qayd etilgan.

Zamonaviy parallel kompyuterlarning asosiy sinflari

Klaster tizimlari parallel tizimlarning rivojlanishi. Hisoblash tizimlarining parallel arxitekturalarining boshqa turlari qatoriga klasterli tizimlarni tayyorlash uchun siz ularning tasnifini berishingiz kerak. Parallel tizimlar turli mezonlar bilan tasniflanishi mumkin.

Apparat nuqtai nazaridan, parallel kompyuterlarning tasnifi uchun asosiy parametr umumiy (SMP) yoki tarqatilgan xotira (MPP) mavjudligi. SMP va MPP o'rtasidagi o'rtacha narsa, xotira jismoniy taqsimlangan, ammo mantiqiy foydalanish mumkin.

Symmetrik multipota tizimlari

SMP tizim bir xil bir hil protsessorlardan iborat va umumiy xotira massividan iborat. Ko'p ishlatiladigan SMP tez-tez ishlatiladigan, jamoat xotirasi tizimini shakllantirishga yondashuvi, masofaviy xotira protsessor kanalini tashkil qilish orqali yagona xotira kirish tashkilotida joylashgan:

Har bir xotiradan foydalanish operatsiyasi protsessor xotirasi avtobusidagi bitim sifatida talqin qilinadi. Keshni muvofiqlashtirish apparat tomonidan saqlanadi.

SMP-da har bir protsessor kamida bitta kesh xotirasiga ega (va ehtimol bir necha).

Aytish mumkinki, SMP tizimi bir nechta teng protsessorlar bo'lgan bitta kompyuter. Qolgan hamma narsa bitta holatda: bitta xotira, bitta i / o quyma tizim, bitta operatsion tizim. "Teng" so'zi har bir protsessor har qanday boshqa narsani qila oladi. Har bir protsessor barcha xotiralardan foydalanish imkoniyati mavjud, har qanday kirish / chiqish operatsiyasini amalga oshirish, boshqa protsessorlar va hk.

Ushbu me'morchilikning noqulayligi - bu kanal protsessorlarini juda yuqori darajada o'tkazish qobiliyati bilan kanal protsessorlarini boshqarish zarur.

Massive-parallel tizimlar

Massiv parallel MPP tizimi bir hil hisoblash tugunlaridan iborat, shu jumladan:

• bir yoki bir nechta markaziy protsessorlar (odatda Risp)
• mahalliy xotira (boshqa tugunlarning xotirasiga to'g'ridan-to'g'ri kirish mumkin emas)
• aloqa protsessori yoki tarmoq adapteri
• qattiq disklar va / yoki boshqa qurilmalar

Tizimga maxsus i / o komponentlar va boshqarish tugunlari qo'shilishi mumkin. Tugunlar ba'zi bir aloqa muhiti (yuqori tezlikdagi tarmoq, almashtirish va boshqalar) orqali bog'liqdir.

NUM xotirasiga bir xil bo'lmagan kirish tizimlari

Bir nechta alohida repitektsiyadan farqli o'laroq, bir nechta alohida protsessorlardir, ularning har biri o'z keshidan tashqari, shuningdek, mahalliy xotiraga qo'shimcha ravishda:

Bunday arxitekturada protsessor va xotira modullari birlashtirilgan, shuning uchun mahalliy xotiraga kirish tezligi "qo'shni" protsessor xotirasiga qaraganda ancha yuqori. I / O osti tizimlar har bir tugunning bir qismi bo'lishi yoki tanlangan I / O tugunlar bilan birlashtirilgan bo'lishi mumkin. Agar keshni muvofiqlashtirish tizim davomida saqlansa, bunday arxitektura CC-NUM deb ataladi.

Bir necha qismlarga bo'lingan katta SMP tizimini taqdim etadigan NUM tizimini taqdim etadigan NUM tizimini taqdim etishning eng oson usuli, bu qismidagi shaxsiy xotirasi va kirish / chiqish doirasini o'z ichiga oladi. Bu NUM: Katta SMP, kichik va oddiy SMPlar to'plamiga singan. Nummuning asosiy muammosi keshni muvofiqlashtirishni ta'minlash. Uskunalar sizga yagona gigant xotira kabi tizimning tarkibiy xotiralarining asosiy xotirasining barcha alohida qurilmalari bilan ishlash imkonini beradi.

Klaster arxitekturasi

Ushbu tasnifda hisoblash tizimlarining klaster arxitekturasining joylashgan joyini ko'rib chiqing.

Klaster - bu bitta resurs sifatida ishlatiladigan to'la-to'kilgan to'liq kompyuterlarning to'plami. "To'liq xalaqitli kompyuter" kontseptsiyasida uning ishlashi uchun zarur bo'lgan barcha kompyuterlar, shu jumladan protsessorlar, xotira, i / O quyma tizimi, shuningdek operatsion tizim, quyi tizimlar, dasturlar va boshqalar. Odatda, smp me'morchiligi va hatto notans bo'lishi mumkin bo'lgan shaxsiy kompyuterlar yoki hatto notans ham buning uchun mos keladi. Kambag'allar zaif yo'qolgan tizimlar, zor aloqalari standart tarmoqlardan biri (tez / gigabit ethernet, myrinet, myrinet) tomonidan avtobus arxitekturasi yoki kaliti asosida ishlatiladi. Shuning uchun ular MPQ arxitekturasini o'zgartirishning qurilishida arzonroq.

Parallel kompyuterlarning klaster arxitekturasi

Umumiy printsiplar

Yuqorida aytib o'tilganidek, hisoblash klasteri bitta vazifani hal qilish uchun ma'lum bir tarmoq ichida birlashtirilgan kompyuterlar to'plamidir (3-rasm), bu foydalanuvchi uchun bitta resurs sifatida taqdim etiladi. Birinchi klaster tushunchasi birinchi navbatda 80-yillarning boshlarida ushbu texnologiya ishlab chiqaradigan 80-raqamli raqamli uskunalarda taklif qilingan va amalga oshirilgan

"Yagona resurs" tushunchasi sizga foydalanadigan bitta sub'ektiv bo'lgan deb taxmin qilish uchun foydalanuvchilarga, ma'murlar va dastur dasturlariga imkon beradigan dasturiy ta'minotning mavjudligini anglatadi. Masalan, klaster paketni qayta ishlash tizimi sizga bir nechta alohida kompyuter emas, balki klasterni qayta ishlash uchun vazifani yuborish imkonini beradi. To'liq misol ma'lumotlar bazasi. Deyarli barcha ma'lumotlar bazasi tizimining tizimlari bir nechta klasterli mashinalarda parallel rejimda ishlaydigan versiyalarga ega. Ma'lumotlar bazasidan foydalanuvchi dasturi natijasida ularning ish bajarilgan joylarga g'amxo'rlik qilmang. DBMS parallel harakatlarni sinxronlashtirish va ma'lumotlar bazasining yaxlitligini saqlash uchun javobgardir.

Klasterni tashkil etadigan kompyuterlar klasterli kaltalar - har doim nisbatan mustaqil bo'lib, ular har biridan mustaqil emas, bu esa barcha klasterning ishlashini buzmasdan yoki qo'shimcha uskunalarni o'rnatishga yoki qo'shimcha uskunalarni o'rnatishga imkon beradi.

Klasterdagi hisoblashning bosh tugunlari, odatda, ikkita yoki to'rt protsessor SMP serverlaridan foydalaniladi. Har bir tugun odatda standart operatsion tizimlar tomonidan ishlatiladigan operatsion tizimning nusxasini ishga soladi: Linux, NT, Solaris va boshqalar. Tugunlarning tarkibi va kuchi hattoki bu klaster ichida ham, yungenen tizimlarni yaratishga imkon beradigan darajada o'zgarishi mumkin. Muayyan aloqa vositasini tanlash ko'plab omillar: hal qilingan vazifalar klassining xususiyatlari, keyinchalik klaster kengayishi kerak. Konfiguratsiyadagi maxsus kompyuterlarni fayl serveri kabi va qoida tariqasida, Internet orqali klasterga masofadan olish imkoniyatini taqdim etish mumkin.

Klasterli tizimlarning arxitekturasi ta'rifidan u juda keng tarmoqlar qatoriga kiradi. Ekstremal nuqtalarni hisobga olgan holda, klaster mahalliy 10 megabitet elektr tarmog'idagi mahalliy laboratoriyaning bir qismi tomonidan yaratilgan bir juft deb hisoblanishi mumkin: 1400 ish stantsiyalari Yuqori tezlikda myrinet tarmog'i.

Shunday qilib, bir xil klasterli qurilish variantlari mavjudligini ko'rish mumkin. Shu bilan birga, ishlatiladigan aloqa texnologiyalari va standartlar klaster arxitekturasida katta ahamiyatga ega. Ular asosan ushbu texnologiyalar asosida qurilgan klasterlar qurilishi mumkin bo'lgan vazifalar doirasini aniqlaydilar.

Qurilish klasterlari uchun aloqa texnologiyalari

Klasterlar ma'lumotli tezyurar tezyurar stokka va ommaviy tarmoq texnologiyalari asosida ham turishi mumkin. Ommaviy aloqa standartlari orasida ko'pincha Ethernet tarmog'i yoki uning mahsuldor varianti - tezkor Ethernet, qoida tariqasida, qoidalar asosida. Biroq, Rasm Ethernet doirasidagi xabarlarni yuborish uchun katta xarajatlar bunday klaster bo'yicha samarali hal qilinishi mumkin bo'lgan vazifalar oralig'ida jiddiy cheklovlarga olib keladi. Agar klaster katta ishlash va ko'p qirralilikni talab qilsa, ko'proq tezkor va ixtisoslashtirilgan texnologiyalardan foydalanish kerak. Bularga SCI, myrinet, klan, xizmat ko'rsatish, xizmat ko'rsatish va boshqalar kiradi. Ushbu texnologiyalarning qiyosiy xususiyatlari keltirilgan
1-jadval.

			Xizmatkor	Tez Ethernet
Ehtiyot (mpi)
O'tkazish qobiliyati (MPI)				180 Mb / C
O'tkazish qobiliyati (apparat)	400 Mb / c	160 Mb / c	150 Mb / c		12,5 MB / C
MPIni amalga oshirish		HPVM, MPICH-GM va boshqalar.

1-jadval.

Klaster tizimlarida aloqa tarmoqlarini bajarish bir nechta raqamli xususiyatlar bilan belgilanadi. Asosiy xususiyatlar ikkitadan iborat: kechikishlar - xabarlarni va tarmoq o'tkazish qobiliyatini yuborishda dastlabki kechikish vaqti, bu aloqa kanallari orqali ma'lumot uzatish tezligini aniqlaydi. Shu bilan birga, me'yorlarga ko'ra, foydalanuvchilarga ariza berish darajasida, masalan, MPIga ariza berish darajasida erishilgan eng muhim xususiyatlar shunchalik ko'p emas. Xususan, xabarni yuborgandan so'ng, xabarni yuborish (), xabar doimiy ravishda dasturiy ta'minotni tashkil qilishdan oldin, protsessorni tark etishdan oldin, dasturiy ta'minot tashkiloti va uskunalar tomonidan belgilangan barcha qatlamlar orqali amalga oshiriladi - shuning uchun sezilarli darajada rejalashtirish bor Ehtiyot qiymatlarining standartlari. Ehtiyotkorlikning makkajo'xorining maksimal uzunligi kichik uzunligi bo'lgan xabarlarda tarmoq orqali maksimal pul o'tkazmasiga erishib bo'lmaydi.

Rez Eternet va SCI) Technology (SCI) texnologiyasida tarmoq orqali ma'lumotlarni uzatish tezligi xabar uzunligiga bog'liq. Fast Ethernet uchun juda ko'p son-oqibat, eng ko'p turarish - 160-180 mkt, SCI uchun kechikishlar natijasida 5,6 mkt tengdir. Xuddi shu texnologiyalar uchun maksimal pul o'tkazish darajasi mos ravishda 10 MB / C va 80 Mb / s.

Maqsadlar klaster tizimlarini yaratish

Klaster tizimi arxitekturalari ishlab chiquvchilar ularni yaratishda turli maqsadlar tekshirildi. Birinchisi, VMS klasterlari bilan raqamli uskunalar edi. Ushbu mashinani yaratishdan maqsad tizimning ishonchliligini oshirish, tizimning yuqori mavjudligi va nomuvofiqligini ta'minlash edi. Hozirgi kunda boshqa ishlab chiqaruvchilardan o'xshash tizim arxitekturasi mavjud.

Klaster tizimlarini yaratishning yana bir maqsadi - yuqori samarali birlashtirilgan parallel hisoblash tizimlarini yaratishdir. Parallel tizimlarning butun sinfiga nomini beradigan birinchi loyihalardan biri - BeoDF Clastder - NASA XARDDDD Space Reys markazida er va fazoviy fanlar loyihasini qo'llab-quvvatlash markazida. BeoDUFF loyihasi 1994 yil yozida boshlandi va tez orada 1686DX4 / 100 MGts protsessorlariga 16 ta ishlov berildi. Har bir tugun 16 MB RAM va 3 tarmoq adapterini o'rnatdi. Ushbu tizim narx / ishlash bilan bog'liq edi, shuning uchun bunday arxitektura boshqa ilmiy tashkilotlar va institutlarda ishlab chiqila boshladi.

Klasterlarning har bir sinfi uchun ishlatilgan arxitektura va jihozlar xarakterli. Ularni batafsilroq ko'rib chiqing.

Yo'qoladigan klasterlar

Qurilish tamoyillari

Hisoblash tizimlarining ishonchliligi va nosozligini ta'minlash uchun ko'plab har xil apparat va dasturiy echimlar qo'llaniladi. Masalan, tizimda muvaffaqiyatsizlikka uchraydigan barcha fanlar - quvvat manbalari, protsessorlar, operatsion va tashqi xotira takrorlanishi mumkin. Agar tarkibiy hisoblash tizimlarining ishonchliligi bo'lmagan muammolarni hal qilish uchun komponentlarni bartaraf etish uchun bunday nosoqlarga nisbatan barkamol tizimlar mavjud bo'lsa hozirda Muammosiz operatsiyaning ehtimolligi 99% ni tashkil qiladi. Ushbu vazifalar 99.999% va undan yuqori ehtimollikni talab qiladi. Bunday ishonchlilikka yomonlashishning turli xil usullaridan foydalanish orqali erishish mumkin. Hisoblash tizimining tayyorgarligiga qarab, foydalanish uchun to'rt xil ishonchlilik ajratilgan:

Tayyorlik darajasi,%	Maks. kamroq vaqt	Tizim turi
	Yiliga 3,5 kun	Oddiy)
	Yiliga 8,5 soat	Yuqori aniqlik (yuqori mavjudligi)
	Yiliga 1 soat	Yorliqqa chidamli)
	Yiliga 5 daqiqa	Nosozlik bardoshli)

2-jadval.

Ortiqcha komponentlar bilan bardoshli stavkalarga nisbatan bardoshli tizimlardan farqli o'laroq, ko'p jihatdan mustaqil mashinalarni birlashtiradi, ularning har biri umuman klasterning ishlash qobiliyatini buzmasdan to'xtatilishi yoki qayta ishlashi to'xtatilishi mumkin. Yuqori klaster ko'rsatkichlari va qo'llanmadan kam vaqtni minimallashtirish hisobiga:

• tugunlardan birida elektr uzilishining oldini olishda ariza boshqa klasterli tugunlarda ishlashni davom ettiradi yoki avtomatik ravishda qayta ishga tushiradi;
• tugunlardan birining (yoki bir nechta) etishmovchiligi butun klaster tizimining qulashiga olib kelmaydi;
• profilaktika I. ta'mirlashDasturiy ta'minot versiyalarini qayta tiklash yoki o'zgartirish, qoida tariqasida, boshqa tugunlarning operatsiyalarini uzmasdan klasterli tugunlarda amalga oshirilishi mumkin.

Klasterning ajralmas qismi - bu, aslida va muvaffaqiyatsizlik holatida tugunni tiklash muammosini hal qiladi va boshqa vazifalarni ham hal qiladi. Klistanne dasturiy ta'minot odatda bir nechta oldindan belgilangan tizimni qayta tiklash skriptlariga ega va ma'murga bunday stsenariylarni sozlash imkoniyatiga ega bo'lishi mumkin. Noto'g'ri yo'ldan keyin tiklanish va butun shaxs uchun ham, individual komponentlar uchun - ariza, disk hajmi va boshqalar. Ushbu xususiyat avtomatik ravishda tizim etishmovchiligi holatida boshlanadi va masalan, masalan, ma'mur tomonidan boshqarilishi mumkin, masalan, uni qayta ishlash uchun tugunlardan o'chirib qo'yish kerak.

Klasterlar umumiy xotira bo'lishi mumkin tashqi disklarodatda reydli massivda. Reyd disk massivi - bu katta ma'lumotlar saqlash uchun I / O pastki tizimi. Ichida reyd massivlari Katta hajmdagi ma'lumotlarni saqlash uchun, shuningdek, yuqori miqdordagi ishonchlilik va ortiqcha miqdorni ta'minlash uchun juda kam quvvatga ega bo'lgan ko'plab disklar qo'llaniladi. Shunga o'xshash massivlar kompyuter tomonidan bitta mantiqiy qurilma sifatida qabul qilinadi.

Noto'g'ri yo'ldan keyin tiklanish va butun shaxs uchun ham, individual komponentlar uchun - ariza, disk hajmi va boshqalar. Ushbu xususiyat avtomatik ravishda tizim etishmovchiligi holatida boshlanadi va masalan, masalan, ma'mur tomonidan boshqarilishi mumkin, masalan, uni qayta ishlash uchun tugunlardan o'chirib qo'yish kerak.

Klaster tugunlari bir-birlarining ishlashini va bir-birining o'ziga xosligini nazorat qiladi, masalan, klaster konfiguratsiyasi, shuningdek, klaster konfiguratsiyasi, shuningdek, umumiy drayverlar orasidagi ma'lumotlarni uzatadi va ulardan foydalanishni muvofiqlashtiradi. Klasterli tugunlar normal ishlashini tasdiqlash uchun klaster tugunlari bir-birlarini uzatishi uchun maxsus signal yordamida amalga oshiriladi. Kalitlar signallaridan biridan signallarni tugatish dasturiy ta'minot Qolgan tugunlarga yukni qayta rasmiylashtirish kerak. Misol sifatida, bardoshli Cluster Vax / VMS-ni ko'rib chiqing.

Vax / VMS klaster

1983 yilda dekabr kuni uni yagona ma'lumotni qayta ishlash birligi bo'lgan bir guruh qo'shma hisoblash mashinalari sifatida belgilab qo'ydi. Aslida, Vax Clastister zaif boshqaruv va boshqaruvning yagona mexanizmini ta'minlaydigan umumiy tashqi xotira bilan birlashtirilgan ko'pgina tizim.

Vax Cluster quyidagi xususiyatlarga ega:

Resurslarni ajratish. Klasterdagi Vax kompyuterlar umumiy lenta va disk drayvlariga kirishni o'z ichiga olishi mumkin. Klasterdagi barcha VAX kompyuterlari alohida ma'lumotlar fayllariga mahalliy ma'lumotlarga kirishlari mumkin.

Yuqori tayyorlik. Agar VAB kompyuterlaridan biri ishlamayotgan bo'lsa, uning foydalanuvchilarining vazifalari avtomatik ravishda boshqa klaster kompyuteriga o'tkazilishi mumkin. Agar tizimda bir nechta HMS boshqaruvchilari bo'lsa va ulardan bosh tortsa, boshqa HSC kontrollerlari uni avtomatik ravishda oladi.

Yuqori oqim . Bir qator dastur tizimlari bir nechta klaster kompyuterlar bo'yicha vazifalarni parallel ravishda bajarish imkoniyatidan foydalanishi mumkin.

Tizim parvarish qilish qulayligi . Umumiy ma'lumotlar bazalari bitta joydan xizmat ko'rsatish mumkin. Ilova dasturlari faqat bir marta umumiy klasterli disklarda va barcha klaster kompyuterlar orasiga bo'lingan holda o'rnatilishi mumkin.

Kengayish . Klasterli hisoblash quvvatining o'sishi unga qo'shimcha Vax kompyuterlarni unga ulash orqali unga erishiladi. Qo'shimcha disklar magnitli disklarda va magnit lentalar klasterga kiritilgan barcha kompyuterlar uchun mavjud bo'ladi.

Vax Clusterning ishlashi ikkita asosiy tarkibiy qism bilan belgilanadi. Birinchi komponent - bu yuqori tezlikdagi aloqa mexanizmi, ikkinchisi mijozlarga tizim xizmatidan shaffof foydalanish bilan ta'minlaydigan tizim dasturidir. Klaster ichiga jismoniy ulangan uchta turli xil shinalar texnologiyalari yordamida amalga oshiriladi turli xil xususiyatlar Ishlash.

Vax Clusterdagi asosiy aloqa usullari anjirda taqdim etiladi. to'rt.

Anjir. 4 VAX / VMS Klaster

CI kompyuter avtobusi (kompyuter aloqasi) 70 Mbit / s gacha tezlikda ishlaydi va "Star Comper" tugmachasidan foydalanib, Vax kompyuterlar va HSC Controlers-ni ulash uchun ishlatiladi. Har bir CI ulanishiga yo'l qo'yadigan CSMA asosiy texnologiyasidan foydalanish uchun har bir CI-ning ikkita ortiqcha tarmoqlari, ikkitasi va ikkitasi olinadi. Maksimal uzunlik CI aloqa 45 metr. Star Couperning yulduz shaklidagi kalitni 32 CI ga ulashi mumkin, ularning har biri Vax kompyuterni yoki HMS-ni boshqaruvchini ulash uchun mo'ljallangan. HSC nazoratchisi - disk va lenta drayverlari ishlashini boshqaradigan aqlli qurilma.

Vax kompyuterlarga klasterga mahalliy tarmoq orqali birlashtirilishi mumkin.

Ni - tarmoq ichkucridan foydalanadigan Ethernet (mahalliy Vax Crasters) dan foydalanish (mahalliy va xobusherlar), ammo bunday tizimlarning ishlashi klaster kompyuterlar va boshqa tarmoqlar o'rtasidagi eternet tarmog'ining o'tkazish qobiliyatini baham ko'rish zarurati tufayli nisbatan past.

Shuningdek, klasterlar DSSI shinalariga ega bo'lishi mumkin (raqamli saqlash tizimining o'zaro bog'lanish). DSSI avtobusida to'rtta va o'rta sinfda to'rtta kompyuterga birlashtirilishi mumkin. Har bir kompyuter bir nechta DSSI adapterlarini qo'llab-quvvatlashi mumkin. Alohida DSSI avtobus 4 Mb / s tezlikda (32 Mbit / s) tezlikda ishlaydi va sizga 8 ta qurilmaga ulanishga imkon beradi. Quyidagi turdagi qurilmalar qo'llab-quvvatlanadi: DSSI tizim adapteri, RF series Disk Controller va TF seriyali lent boshqaruvchisi. DSSI fundlar orasidagi masofani 25 metrli klasterdagi masofani cheklaydi.

Tizim dasturiy ta'minoti Vax Clasters

Disklar kabi taqsimlangan resurslarga kirish paytida protsessorlarning to'g'ri o'zaro ta'sirini ta'minlash uchun tarqatilgan DPM Lock boshqaruvchisi (tarqatilgan Lok boshqaruvchisi). Juda muhim funktsiya DPM - operatsion tizim va dasturiy dasturlarning operatsion tizimi uchun I / O uchun disk keshli holatini ta'minlash. Masalan, DLM-ning qo'shimcha dasturlari kelishilgan holatni turli klasterli kompyuterlardagi ma'lumotlar bazasi tamponini saqlash uchun javobgardir.

Klasterdagi protsessorlar orasidagi i / o kesh xotirasining izchilligini ta'minlash vazifasi ma'lum bir shinada qurilgan keshni muvofiqlashtirish muammosiga o'xshaydi. Ma'lumotlar bloklari bir vaqtning o'zida bir necha marta keshlarda paydo bo'lishi va agar bitta protsessor ushbu nusxalardan birini o'zgartirsa, boshqa mavjud nusxalar ma'lumotlar blokining hozirgi holatini aks ettirmaydi. Blokni olishning kontseptsiyasi bunday vaziyatlarni boshqarishning usullaridan biridir. Jihozni blokga egalik qilish orqali o'zgartirish mumkin.

DLM bilan ishlash katta xarajatlar bilan bog'liq. Vax / VMS muhitidagi qo'shimcha xarajatlar katta bo'lishi mumkin, men bitta I / O operatsiyalari uchun CI avtobusida oltita xabarni uzatishni talab qilish mumkin. Qo'shimcha xarajatlar klasterdagi har bir protsessor uchun 20% qiymatlariga erishishi mumkin.

Yuqori ishlash klasterlari

Qurilish tamoyillari

Yuqori plastik klasterlarning arxitekturasi umumiy maqsadlardan umumiy foydalanish bilan boshqariladigan kam samarali va ommaviy qismlarda MMP tizimlarini qurish tamoyillarini ishlab chiqish sifatida paydo bo'ldi. Klasterlar, shuningdek, MPP tizimlari kam uchraydigan tugunlardan iborat bo'lib, ular ham bir hil va mpp, turli xil yoki turli xil bo'lishi mumkin. Yuqori samarali klasterli arxiteuraning dizaynida klaster tugunlarini bog'laydigan aloqa shinasining yuqori samaradorligini ta'minlash uchun to'lanadi. Ko'pincha klasterlarda nisbatan kam sig'imli shinalar juda ko'p bo'lganligi sababli, klasterning kamroq ishlashi va klasterdagi samarali parallellashuvni tashkil etish uchun ularning past tartib-qoidalarini chiqarib tashlash uchun bir qator chora-tadbirlar mavjud. Masalan, buyurtmalar uchun eng yuqori tezlikdagi tezkor Ethernet texnologiyalaridan biri MRR arxitekturasining zamonaviy superkektivilarning o'zaro bog'liqliklaridan pastroqdir.

Mahsulotning samarador muammolarini hal qilish uchun bir nechta usullardan foydalaniladi:

Klaster bir nechta segmentlarga bo'linadi, ular ichidagi tugunlarning yuqori ishlashi va turli senmentlarning tugunlari o'rtasidagi bog'liqlik Ethernet / Fast Eternet tipidagi pasttekislik bilan bog'liq. Bu sizga klasterlarning narxini kamaytirishga imkon beradigan klasterlarning ishlashini sezilarli darajada oshirish va jarayonlar o'rtasida intensiv ma'lumot almashish bilan ishlashni sezilarli darajada oshirish imkonini beradi.

"Trunking" deb ataladigan narsadan foydalanish, i.e. Bir nechta kanallarni bir nechta kalitlarni bog'laydigan bitta keng tarqalgan yuqori tezlikda joylashgan. Ushbu yondashuvning aniq noqulayligi bu kalitlarning o'zaro bog'liqligi bilan shug'ullanadigan portlarning "yo'qotish".

Bunday tarmoqlarda ishlashni yaxshilash uchun siz kanalning kuchlanish qobiliyatidan unumli foydalanishga imkon beradi va standart protokollar (TCP / IP, IPX) bilan birlashtirilgan ba'zi cheklovlarni olib tashlaydi. Ushbu usul ko'pincha BeoDUFF klassida ishlatiladi.

Yuqori samarali klasterga ega bo'lishi kerak bo'lgan asosiy sifat gorizontal jihatdan juda katta afzalliklarga ega bo'ladi, chunki klaster arxitekturasi quvvatni oshirishga qodir ekanligi uchun asosiy afzalliklardan biri mavjud tizim Shunchaki tizimga yangi tugunlarni qo'shish orqali. Bundan tashqari, hokimiyatning o'sishi deyarli qo'shilgan resurslarning kuchiga mutanosib ravishda sodir bo'ladi va ular ish paytida tizimni to'xtatmasdan amalga oshiriladi. Boshqa arxitektura (xususan, MPP) bo'lgan tizimlarda faqat vertikal jihatdan taranglik, ko'p vertikal darajada moslashuvchanlik, ko'p tarmoqli protsessorlar sonini ko'paytirish yoki yangi adapterlar yoki disklarni qo'shish. Bu sizga tizimning ishlashini vaqtincha yaxshilash imkonini beradi. Biroq, tizim maksimal darajada qo'llab-quvvatlanadigan xotira, protsessorlar yoki disklar, tizim resurslari tugatiladi va unumdorlikni oshirish uchun siz yangi tizimni yaratishingiz yoki eski usulni sezilarli darajada oshirishingiz kerak. Klaster tizimi vertikal tarqalishini tan oladi. Shunday qilib, vertikal va gorizontal jihatdan, klaster modeli tizim faoliyatini ko'paytirishning yanada moslashuvchanligi va soddaligini ta'minlaydi.

Loyihaning BeaDUz.

BeaDif - bu VII - VII - VII asrning uchdan bir qismini tashkil etadigan Skandinaviya epikidir, ishtirokchisi janglarda o'zini ulug'lagan bir xil ismning qahramoni aytadi.

Bunday tuzilishning klasterli tizimining misoli BeaiFirf Clasters hisoblanadi. BeoDULF loyihasi AQShdagi bir yarim o'nlab tashkilotlar (asosan universitetlari) ni birlashtirdi. Loyiha ishlab chiquvchilari NASA agentligining mutaxassislari. Ushbu klasterlarning ushbu shaklida siz quyidagi asosiy xususiyatlarni ajratishingiz mumkin:

BeoDF klasteri birlashtirilgan bir nechta ayyor boshliqlardan iborat umumiy tarmoq, umumiy resurslar klasterli tugunlari ishlatilmaydi;

Optisi ikki protsessor SMP tizimlari asosida klasterlar qurish hisoblanadi;

Narchlar orasidagi o'zaro ta'sirni kamaytirish uchun Tez yonma-yon yonma-nog'or bo'lsa, bir nechta tarmoq segmentlarini yarating yoki kalit orqali klaster tugunlarini ulang;

Dastur sifatida, Linux aloqa kutubxonalari (PVM va MPI) qo'llaniladi;

Loyihaning tarixi.

Loyiha 1994 yil yozida NASA kosmik markazida - Goddarning kosmik parvoz markazida (GSFC), aniqroq o'z asoschisi yaratilgan (Kosmik ma'lumotlar va axborotlashtirish markazida ustunlik markazi).

Birinchi BeaDic Clastionasi asosida yaratilgan kompyuterlar Intel Linux OS bo'yicha arxitektura. Bu 16 ta tugundan iborat tizim edi (protsessorlarda 486DX4 / 100mhz, 16MB xotira va 3 tarmoq adapteri Har bir tugunda 10 mbitli Ethernet kabellari) 3 "parallel". U "Yer va Fazoviy fanlar loyihasi" loyihasining hisoblash manbai sifatida yaratilgan (Ess).

Keyinchalik GSFC va boshqa NASA bo'limlarida, boshqa va kuchli klasterlar to'plandi. Masalan, juda parallel integratsiyalashgan virtual muhitda 34 ta tugunning 64 ta tugunlari va har birida 4GB xotira protsessorlari va 4GB xotira protsessorlari mavjud. Ushbu klasterning umumiy qiymati taxminan 210 ming dollarni tashkil etadi. BeoDF loyihasi bir qator yuqori samarali va ixtisoslashgan tarmoq haydovchilari (Xususan, bir vaqtning o'zida bir nechta Eternet kanalidan foydalanish uchun haydovchi).

Arxitektura Beawlf.

Klaster tugunlari.

Bu bitta protsessor kompyuter yoki SMP serverlari kichik bir protsessorlar (2-4, ehtimol 6 tagacha). Ba'zi sabablarga ko'ra, optimal ikki protsessor tizimiga qarab klasterlar asosida klasterlar qurish hisoblanadi. ). Har bir qo'chqorning 64-128MB tugun uchun o'rnatilishi kerak (64-256MB ikki protsessor tizimlari uchun).

Avtomobillardan biri markaziy (bosh) sifatida ta'kidlanishi kerak, bu etarli darajada katta qattiq diskni, yanada kuchli protsessorni o'rnatishi va qolgan xotiradan tashqari. Ushbu mashinani tashqi dunyo bilan bog'lash (himoyalangan).

Ishonchli tarkibiy qismlar sozlanganda, qattiq disklardan voz kechish mumkin - bu tugunlar tarmoq orqali OT-ni markaziy mashinada yuklab olinadi, ular sizga faqat 1 ni sozlashingizga imkon beradi vaqt (markaziy mashinada). Agar bu tugunlar bir vaqtning o'zida maxsus ish sifatida ishlatilmasa, ularda video kartalar va monitorlarni o'rnatishning hojati yo'q. Kamaytirilgan joyni kamaytiradigan, ammo bir oz qimmatroq xarajatlarga tushadigan tokchaga tugunlarni o'rnatishi mumkin.

Ish stantsiyalari mavjud bo'lgan ish stantsiyalari asosida klasterlarni tashkil qilish mumkin, i.e. Foydalanuvchi ish stantsiyalari kechasi va dam olish kunlari klasterli tugunlar sifatida ishlatilishi mumkin. Ushbu turdagi tizimlar ba'zan sigir deb ataladi (ish stantsiyalari).

Kerakli hisoblash resurslari asosida tugunlar soni tanlanishi kerak va arzon. moliyaviy vositalar. Shuni tushunish kerakki, ko'p sonli tugunlar bilan yanada murakkab va qimmatbaho tarmoq uskunalari o'rnatilishi kerak.

BeoDFF loyihasida ishtirok etadigan mahalliy tarmoqlarning asosiy turlari - Gigabit Ethernet, tezkor Ethernet va 100-VG harlan. Eng oddiy ishda Ethernet segmenti ishlatiladi (buralgan juftlikda 10 mbit / sek). Biroq, bunday tarmoqning to'qnashuvi tufayli InterProtsent birjalarining katta xarajatlari katta xarajatlarga aylandi; Va bunday klasterning yaxshi ishlashi faqat oddiy parallel tuzilish va jarayonlarning juda kam uchraydigan o'zaro ta'sirlari bilan kutish kerak (masalan, busting variantlari).

Yaxshi tarjimuvchi birja ishlashini olish uchun 100mbit / sek uchun to'liq dupleks tezkor Ethernet ishlatiladi. Shu bilan birga, to'qnashuvlar sonini kamaytirish yoki Ethernet segmentlarini belgilash yoki klaster teshiklarini o'rnatish yoki kommutator (tugmasi) orqali klaster tugunlarini ulang.

Bundan ham qimmat, ammo mashhur variant Myrin tipidagi kalitlardan foydalanish (1.28git / sek, to'liq dupleks).

Kamroq mashhur, ammo aslida tarmoq texnologiyalari bilan klasterlar qurilishi klan, Sci va Gigabit texnologiyalari hisoblanadi.

Ba'zan klaster tugunlari, bir nechta telekommunikatsiya kanallari o'rtasidagi muloqotda tez-tez parallel ravishda, tezkor Ethernet texnologiyasi uchun qo'llaniladigan "Kanal obligatsiyalari" deb nomlanadi. Bunday holda, har bir tugun bir nechta kanal bilan tezkor Ethernet tugmachasiga ulangan. Bunga erishish uchun tugunlar bir nechta tarmoq kartalari yoki tez ETRNERN-ning ko'p sonli taxtalari bilan jihozlangan. Linux dasturi ishlamay qolgan kanofani bog'lashdan foydalanish sizga tegishli kanallar orasidagi qabul qilish / uzatish yukini yagona taqsimlashni tashkil etishga imkon beradi.

Tizim tizimi

Operatsion tizim. Linux tizim odatda tarqatilgan parallel hisob-kitoblar uchun optimallashtirilgan versiyalarda qo'llaniladi. Linux 2.0 yadro tozalandi. Qurilish klasterlari jarayonida u shuni ma'lum qildi standart haydovchilar Linux-da tarmoq qurilmalari juda samarasiz. Shu sababli, yangi haydovchilar birinchi navbatda, birinchi navbatda tezkor Ethernet va Gigabit tarmoqlari va bir nechta parallel tarmoq ulanishlarining mantiqiy birlashmasi mavjud shaxsiy kompyuterlar (Libosli o'tkazish qobiliyati past bo'lgan arzon mahalliy tarmoqlarga o'xshash mahalliy tarmoqlarni yaratishga imkon beradigan loqelli kanallar bog'langan.

Har qanday klasterda bo'lgani kabi, har bir klaster tugunidagi OS yadroni nusxasi mavjud. To'lov tufayli, individual tugunlar emas, balki butun klaster ichida jarayonlar identifikatsiyalari tufayli.

Aloqa kutubxonalari. Xabarni uzatishning eng keng tarqalgan parallel dasturlash interfeysi - MPI. Argon milliy laboratoriyasida tavsiya etilgan bepul MPI - MPICH paketi ishlab chiqilgan. MyRINN almashinuviga asoslangan klasterlar uchun HPVM tizimi ishlab chiqilgan bo'lib, unda MPI bajarilishini o'z ichiga oladi.

Bir smp-tizimlarda parallelizmni samarali tashkil etish uchun ikkita variant mumkin:

1. SMP mashinasida har bir protsessor uchun alohida MPI jarayonini yaratadi. MPI ushbu tizimning almashinuvi almashtirilgan xotira orqali xabarlar (siz mos ravishda MPIKni sozlashingiz kerak).
2. Har bir mashinadan faqat bitta MPI jarayoni boshlanadi. Har bir MPI jarayonida, parallelizatsiya "umumiy xotira" modelida, masalan, OpenMP ko'rsatmalaridan foydalangan holda amalga oshiriladi.

MPI rezetsiyasini o'rnatgandan so'ng tarmoq orqali chiqishning haqiqiy ishlashini sinab ko'rish uchun mantiqiy ma'noga ega.

MPI-ga qo'shimcha ravishda, klasterlarda ishlatilishi mumkin bo'lgan boshqa kutubxonalar va parallel dasturlash tizimlari mavjud.

BeoDFLF Claststerni amalga oshirishga misol - Aval

1998 yilda Los Alamos milliy laboratoriyasida Astrofizsik Astrofizika va boshqa olimlar Avalon Superkompyuterni qurdilar, bu ALLPA / 533MHZ protsessorlari asosida BeoDon Superkuter-ni qurdi. Avalon dastlab 68 protsessordan iborat bo'lib, u 140 tagacha, 3,2 gimb, eydy-qattiq operatsiyani, EyDstonning "Eyde-Qopoq", Eydy-qattiq disk, Eyide-qattiq disk. Tugunlar 3Comdan 12-portli Ethernet elektron pochtasini 46-36-port kaliti yordamida ulangan.

Avalonning umumiy qiymati 313 ming dollarni tashkil etadi va uning linparadagi ishlashi (47,7 gflops) unga 114-o'rinni egalladi (IBM SP2 protsessor tizimining yonida). Avalonning 70-protsessorining ko'plab sinovlar bo'yicha 64 protsessor SGI / 195MHz protsessor tizimi 1 million dollardan oshadi.

Hozirda Avalon astrofizik, molekulyar va boshqa ilmiy hisob-kitoblarda faol qo'llaniladi. SC konferentsiyasida "Aval" ijodkorlari "Alfa / Linux" klasteriga 150 kilogrammga erishdilar "va narxlar / ishlashi bo'yicha 10 grafik (" 1998 yil Gordon Bell narxi / ishlashi mukofoti "bo'yicha mukofotga sazovor bo'ldi.

Xulosa

Mikroprotsessorlarning etakchi ishlab chiqaruvchilari: Quyosh mikrosizimlari, Dell va IBM bir xil nuqtai nazarni ushlab turishadi: Shaxsiyatni almashtirish uchun mustaqil superkompyuterlar klasterga birlashtirilgan yuqori superkompyuterlar qatoriga kirishi kerak. Bugungi kunda taqsimlangan klaster tizimlari zamonaviy klassik superkompyuterlardan ustundir: dunyodagi eng kuchli kompyuter - IBM ASSI WIT - 12 terafloplar, tarmoq ishlashi quvvatiga ega [Elektron pochta bilan himoyalangan] Taxminan 15 terafloplarga taxmin qilinadi. Shu bilan birga, IBM ASCI WEG 110 million dollarga, butun hayot tarixida sotildi [Elektron pochta bilan himoyalangan] Bu 500 ming dollarni sarfladi.

Adabiyot

2. http://www.beousuf.com.

3. http://newton.gsfc.nasa.gov/heHee/

4. Lobos, http://www.lobos.nih.gov.

5. http://pparallelel.ru/news/kentucky_klat2.html.

6. http://pflel.ru/news/anl_chiblik.html

7. http://pflel.ru/custer//

8. http://www.ptc.pbu.ru.

Mimd kompyuterlari

Mimd kompyuteri bor N. protsessorlar mustaqil ravishda bajaradilar N. Buyruq oqimlari va qayta ishlash N. Ma'lumotlar oqimi. Har bir protsessor o'zining buyruqlar oqimining nazorati ostida ishlaydi, ya'ni MIME kompyuteri parallel ravishda to'liq turli xil dasturlarni amalga oshirishi mumkin.

MIIMD arxitekturasi jismoniy xotira tashkilotiga qarab yanada tasniflanadi, ya'ni protsessorning o'z mahalliy xotirasi yoki boshqa xotira bloklariga egalik qiladimi yoki kommutatsiya tarmog'idan foydalanib, barcha protsessorlarni jamoat xotirasiga bog'laydi. Xotirani tashkil etish asosida parallel arxitekturalarning quyidagi turlari ajralib turadi:

• Taqsimlangan xotiradagi kompyuterlar (Taqsimlangan xotira.)
  Protsessor mahalliy xotiraga ega bo'lishi mumkin, tarmoq ulanadigan protsessorlar orqali uzatiladi va xabarlarni qabul qilishi mumkin. Xabarlar protsessorlar o'rtasida aloqa qilish yoki masofali xotira bloklarini o'qish va yozish uchun ekvivalent bilan aloqa qilish uchun ishlatiladi. Idealizatsiyalangan tarmoq ichida, ikkita tarmoq tugunlari o'rtasida xabar yuborish qiymati ikkala tugun va tarmoq trafigi holatiga bog'liq emas, balki xabar uzunligiga bog'liq.

• Umumiy (umumiy) xotiradagi kompyuterlar (Haqiqiy umumiy xotira)
  Barcha protsessorlar birgalikda umumiy xotiraga murojaat qilishadi, odatda shinalar yoki ierarxiya orqali. Idealizatsiya qilingan pram (parallel tasodifiy kirish mashinasida, ko'pincha parallellik algoritmlarining nazariy tadqiqotlarida qo'llaniladigan parallel mashinada, har qanday protsessor bir vaqtning o'zida har qanday xotira kamerasiga kirishi mumkin. Amalda, ushbu arxitekturaning massivlanishi odatda xotira ierarxiyasining ba'zi shakllariga olib keladi. Umumiy xotiraga kirish chastotasi har bir protsessor bilan bog'liq keshda tez-tez ishlatiladigan ma'lumotlarning nusxalarini saqlash orqali kamaytirish mumkin. Ushbu pul xotirasiga kirish umumiy xotiraga to'g'ridan-to'g'ri kirishdan ancha tezroq.

• Virtual umumiy (umumiy) xotiradagi kompyuterlar (Virtual umumiy xotira.)
  Umumiy xotira yo'q. Har bir protsessorning o'z mahalliy xotirasi bor va "Global manzil" dan foydalanib boshqa protsessorlarning mahalliy xotirasiga kirishi mumkin. Agar "Global manzili" mahalliy xotirani ko'rsatmasa, aloqa tarmog'i tomonidan yuborilgan xabarlar yordamida xotiraga kirish amalga oshiriladi.

Umumiy xotiraga ega bo'lmagan mashinalarga misol bo'lishi mumkin:

• Quyosh mikrosizimlari (ko'p metrosessor ish stantsiyalari)
• Silikon grafikasi (ko'p metrosessor ish stantsiyalari)
• Ketma-ketlik.
• Konveks
• 6400 yassi.

Quyidagi kompyuterlar taqsimlangan xotira sinfiga tegishli.

• IBM-SP1 / SP2
• PARSITEK GC.
• CM5 (tafakkur mashinasi korporatsiyasi)
• T3d cray.
• Paragon (Intel Corp.)
• ncube.
• Miko CS-2
• Avx (Aleks parallel kompyuterlari)
• Ims b008.

Taqsimlangan xotira bilan mid arxitekturasi kommutatsiya tarmog'ining o'tkazish qobiliyati bo'yicha tasniflanishi mumkin. Masalan, protsessor va xotira moduli (protsessor elementi) dan juftliklar (protsessor elementi) topinologiyalar bilan bog'liq bo'lgan arxitekturada mavjud schgtka Har bir protsessor kompyuter protsessorlari sonidan qat'i nazar, tarmoq ulanishlari mavjud. Bunday tarmoqning umumiy o'tkazish o'tkazish qobiliyati protsessorlar soniga nisbatan chiziqli darajada oshadi. Boshqa tomondan, topologiyalar bilan tarmoqqa ega arxitekturada giperkub Tarmoqga protsessor ulanishlarining soni - protsessorlar sonidan logaritmik funktsiya bo'lib, protsessorlar soniga nisbatan chiziq bilan bog'liq ravishda tezroq kuchayadi. Topologiyada ziqna Har bir protsessor boshqa barcha protsessorlarga ulanishi kerak.

Topologiya bilan tarmoq 2D schgtka (tor)

Topologiya bilan tarmoq 2D tor

Topologiya tarmog'i ziqna

Superkompyuter dasturlari milliy markazi (universitet PC. Illinoys, Uronan-Chamgid)

MPI: Xabarni o'tish interfeysi

"Xabarlarni uzatish interfeysi" nomi o'zi uchun gapiradi. Bu xabarlar modelida parallel dasturlarni qurishning standartlashtirilgan mexanizmi. C / C ++ tillariga standart "bog'lash" MPI, Forran 77/90 mavjud. Deyarli barcha Superkompyuterlar uchun, shuningdek Unix va Windows tarmoqlari uchun bepul va tijorat dasturlari mavjud. Hozirgi kunda MPI o'z sinfidan eng keng qo'llaniladigan va jadal rivojlanayotgan interfeys.

BeaiFirf - Linux OS-ga asoslangan klasterlar

Mixail Kuzmin

"Ochiq tizimlar"

Ming yilning ostonasida bizda mikroprosessor va operatsion tizimlarni qamrab oladigan kompyuter sanoatini monopollashtirishga va'z qilishda har bir imkoniyatimiz bor. Albatta, biz Intel mikroprotsessorlari haqida gapiramiz (Mersed Richning arxitektura protsessor-protsessorlarning boshlanishini) va Microsoft-dan OS-ga tahdid soladi.

Ikkala holatda ham muvaffaqiyat asosan ishlab chiqarilgan mahsulotlarning nafaqat "iste'molchi" xususiyatlari emas, balki marketing mashinasining kuchi bilan belgilanadi. Menimcha, kompyuter hamjamiyati hali mumkin bo'lgan oqibatlarning oqibatlarini hali anglay olmadi.

Ba'zi ekspertlar kompyuter bozorini, shuningdek, boshqaruv va operatsion tizimlarda kuzatilgan IBM Monopoliy hukmronligi bilan taqqoslanadi. Men uzoq vaqt Men ushbu uslub bilan ishlayman va Unix mamlakatimizda taqsimlanganligi sababli, IBM MVS operatsion tizimining ko'plab afzalliklaridan tobora ko'proq e'tiborga olinmoqda. Shunga qaramay, men umumiy nuqtai nazarni baham ko'rayapman, bunday monopoliya taraqqiyotni tezlashtirishga hissa qo'sha olmaydi.

Bir vaqtning o'zida Unix-dan foydalanishga qaratilgan, ular istiqbolli voqealardan birida, ular ushbu tizimga tayanib, Linux platformaga aylanib bormoqda. Ushbu maqola sabr-toqatli akademik o'zgarishlardan biriga bag'ishlangan.

Linux ijtimoiy fenomen sifatida

Linux kompyuter hayotining sezilarli hodisasini ko'rsatganligi bizni endi ajablantirmaydi. Yomon taqsimlangan dasturiy mahsulotning eng boy dasturi bilan birgalikda, ushbu operatsion tizim bizda va chet elda bo'lgani kabi notijorat foydalanuvchilari bilan juda mashhur bo'lib qoldi. Uning mashhurligi oshmoqda. Linux versiyalari nafaqat Intel X86 platformasi uchun, balki boshqalar uchun ham mavjud protsessor arxitekturalari, shu jumladan Albha, shu jumladan, Internet-ilovalar, shuningdek taxmin qilingan xususiyatlarning vazifalari uchun keng qo'llaniladi. Qisqasi, Linux "odamlarning operatsion tizimi" turiga aylandi. Deyarli, ammo aytganda, Linuxning kuchsiz joylari yo'q; Ulardan biri Smr-arxitektsiyalar uchun etarli darajada qo'llab-quvvatlanmaydi.

Kompyuter resurslarini, shu jumladan hisoblash kuchini qurishning eng arzon usuli bu klasterni qurishdir. Jismoniy va mantiqan tarqatilgan operatsion xotiraga ega bo'lgan massiv-parallel superkompyuterlar, shuningdek, o'ziga xos klaster sifatida ko'rib chiqilishi mumkin. Bunday arxitekturaning eng yorqin namunasi - taniqli IBM SP2 kompyuter.

Buning savol shundaki, klaster bog'lamlarida kompyuterlar (tugunlari). "Real" superkompyuterlarda ixtisoslashgan va yuqori darajada o'tkazish qobiliyatini ta'minlash uchun mo'ljallangan qimmatbaho uskunalar. Klasterlarda, qoida tariqasida, oddiy tarmoq standartlari - Ethernet, Fddi, Atm yoki hiri qo'llaniladi.

Linux operatsion tizimidan foydalangan holda klasterologiya texnologiyalari bir necha yil oldin rivojlana boshladi va Woldrack Wolderck-ni WOWNES NT uchun paydo bo'lishidan ancha oldin paydo bo'ldi. 1990-yillarning o'rtalarida BeoDUDF loyihasi paydo bo'ldi.

Epik she'rning qahramoni

Beawyf - VII asrning uchdan bir qismini tashkil etgan Scandinavian Epikasi, uning ishtirokchisi janglarda o'zini ulug'lagan qahramon bo'lgan qahramondir. Loyihaning mualliflari homilador bo'lishganmi yoki yo'qmi, u bilan birga kurash olib boradimi (ehtimol Windows NT?), Ammo qahramon tasviri bir yarim o'nlab tashkilotni konsorsiumda bir yarim o'nlab tashkilotlar bilan birlashtirish imkonini berdi (asosan universitetlar) AQShda. Dunyodagi "Loki" va AQSh Energetika boshqarmasi "LOMAOS va AQSh energetika vazirligi" Loki Alamos va Sandia laboratoriyasida Loki va Megaon klasterlari ustunlik qilishlari mumkin emasligini aytish mumkin emas. Loyiha ishlab chiquvchilari NASA agentligining mutaxassislari. Umuman olganda, istisnosiz, loyiha ishtirokchilari tomonidan yaratilgan klasterlar baland ovozda ism olishadi.

BeauDice-dan tashqari yana bir yaqin klaster texnologiyasi ma'lum bo'ladi - hozir. Hozirgi kunda shaxsiy kompyuterlarda o'zlari va vazifalari haqida ma'lumotlar mavjud va bunday klasterning boshqaruv ma'muri ushbu ma'lumotlarning shakllanishiga kiradi. Bu borada (ya'ni tizim ma'muri nuqtai nazaridan) BeaDic Crusters oddiyroq: u erda individual tugunlar klaster konfiguratsiyasi haqida bilmaydi. Faqat bitta tanlangan tugunning konfiguratsiya haqidagi ma'lumotlarni o'z ichiga oladi; Va faqat u tashqi dunyo bilan tarmoqda ulanishga ega. Boshqa barcha klaster tugunlari mahalliy tarmoq bilan birlashtirilgan va faqat tashqi dunyo bilan boshqariladigan "yupqa ko'prik".

Basad texnologiyasida tugunlar kompyuter posti. Odatda tugunlar ham mahalliy qattiq disklar ham ishtirok etmoqda. Narxlarni ulash uchun mahalliy tarmoqlarning standart turlaridan foydalaniladi. Biz quyidagi savolni quyida ko'rib chiqamiz, avval dasturiy ta'minotda to'xtab turamiz.

Uning Bo'kinchasidagi poydevor - bu CD-ROMda sotib olinishi mumkin bo'lgan savdo-sotiqli Linux OT. Dastlab, loyiha ishtirokchilari Slateware tomonidan nashr etilgan CD-lDlarga e'tibor qaratdilar va endi afzalliklar Redhat versiyasi bilan afzal ko'rishadi.

Odatdagidek Linux OTda siz xabarlar modelidagi parallellashuv vositalarini o'rnatishingiz mumkin (Lam MRI 6.1, PVM 3.3.11 va boshqalar). Siz shuningdek R-iplar stansiyasidan foydalanishingiz va BeoDFF loyihasiga kiritilgan har qanday UNIX tizimiga kiritilgan holda, bu haqda internetparatning har qanday tizimiga kiritilgan holda, jiddiy qo'shimcha o'zgarishlar amalga oshirildi.

Birinchidan, Linux 2.0 yadrolarini tan olish kerakligini ta'kidlash kerak. Klasterlarni qurish jarayonida Linuxdagi standart tarmoq drayveri juda samarasiz ekanligi ma'lum bo'ldi. Shuning uchun yangi drayverlar ishlab chiqilgan (aksariyat o'zgarishlar bo'yicha - Donald Bekker), birinchi navbatda, arzon kompyuterlar orasidagi parallel tarmoq ulanishlarini, bu arzon mahalliy tarmoqlardan ko'proq bo'lgan shaxsiy kompyuterlar bilan bir nechta parallel tarmoq ulanishlarini mantiqan birlashtirish mumkin kam miqdordagi tezlik bilan tarmoqni yuqori kompleks o'tkazish qobiliyati bilan tarmoqni yarating.

Har bir klasterda bo'lgani kabi, har bir tugunda OT yadrosi nusxasi yashaydi. Fintaqalar tufayli, individual tugunlar emas, shuningdek Linux OS signallarining "masofaviy etkazib berish" butun klaster ichida aniqlanganligi tufayli aniqlanganligi tufayli.

Bundan tashqari, ishlov berishni tarmoqqa (netbooting) belgilash kerak anamo taxta Intel PR 440FX, va ular AMI BIOS bilan jihozlangan boshqa andoza bilan ishlash uchun ham foydalanish mumkin.

Juda qiziqarli xususiyatlar Tarmoq virtual xotira mexanizmlarini yoki DSM umumiy tarqalgan xotira (tarqatilgan almashtirilgan xotira) ni (tarqatilgan umumiy xotira) bilan ta'minlang, bu sizning kaloz xotirasining ma'lum xotirasini yaratishga imkon beradi.

Tarmoq - nozik materiya

Superkuter dasturlarini umuman, yuqori darajada o'tkazish va kerakli uzventlar klasteriga parallellashtirish uchun, tarmoq xususiyatlari klaster ko'rsatkichlarini aniqlaydigan parametrlarga aylanadi. Mikroprotsessorlarni tugunlar uchun tanlash aniq - bu standart Intel ishlab chiqaruvchi protsessorlar; Ammo klasterning topologiyasi, tarmoq turi va tarmoq o'chirish kengashlari bilan siz tajriba o'tkazishingiz mumkin. Bu sohada asosiy tadqiqot amalga oshirildi.

Bugungi kunda bozorda namoyish etilgan turli kompyuter kartalarini tahlil qilganda, ushbu ko'rsatkichlarga samarali yordam, katta hajmdagi ishlarni qo'llab-quvvatladi, katta hajmdagi ishlarni qo'llab-quvvatladi va boshqalar. BeoDFF loyihasi bilan shug'ullanadigan mahalliy tarmoqlarning asosiy turlari, - Bu Gigatit Ethernet, tezkor Ethernet va 100-VG harlan. (ATM texnologiyasi imkoniyatlari faol o'rganildi, ammo muallif ma'lum bo'lganicha, u ushbu loyiha doirasidan tashqarida amalga oshirildi.)

Superkompyuterni qanday yig'ish kerak

BeoDFLF loyihasida amalga oshirilgan ishlar natijalarini tahlil qilganingizdan so'ng, siz quyidagi xulosaga kelishingiz mumkin: Solutions kompyuter komponentlari uchun standart komponentlarga asoslangan holda yuqori samarali klasterni mustaqil ravishda yig'ishga imkon beradi va odatdagi dasturiy ta'minotdan foydalaning. Eng katta instansiyalar orasida 50 ta ma'lumotni qayta ishlashda tugunlarni o'z ichiga olgan 50-tugunli klasterni belgilab bo'lmaydi (bitta va ikki protsessor restori) va 10 ta tarozi boshliqlari (ikki tomonlama protsessorlar kengashiga asoslangan) Repyum R / 166 MHZ). Bunday klasterdagi xarajatlar / eng yuqori ko'rsatkichlarning nisbati juda muvaffaqiyatli. Savol shuni ko'rsatadiki, ilovalar qanchalik samarali bo'lishi mumkin - boshqacha qilib aytganda, haqiqiy va eng yuqori ko'rsatkich emas. Loyiha ishtirokchilari endi ushbu muammoni hal qilish ustida ishlamoqda.

Ta'kidlash joizki, bugungi kunda oddiy kompyuterlar klasterlari qurilishi bugungi kunda ilmiy muhitda juda zamonaviy bo'ladi. Mamlakatimizdagi ba'zi ilmiy muassasalar ham xuddi shunday klasterlarni yaratishni rejalashtirmoqdalar.

Ko'pincha har xil kuch yoki har xil arxitektura klasteriga birlashtirilganda, ular turli xil (inkamologenali) klasterlarini aytishadi. Klasterli tugunlar bir vaqtning o'zida maxsus ish stantsiyalari sifatida ishlatilishi mumkin. Kerak bo'lmasa, tugunlar sezilarli darajada osonlashtirilishi va / yoki o'rnatilgan bo'lishi mumkin.

Oddiy OT ish stantsiyalari, ko'pincha erkin taqsimlangan - Linux / Freebbd, parallel dasturlash va taqsimlashning maxsus vositasi bilan birgalikda. Dasturlash, qoida tariqasida, xabarni uzatish modeli doirasida (ko'pchilik - MPI). Keyingi paragrafda batafsilroq muhokama qilinadi.

Klaster me'morchiligining rivojlanish tarixi.

1983 yilda dekabr kuni uni yagona ma'lumotni qayta ishlash birligi bo'lgan bir guruh qo'shma hisoblash mashinalari sifatida belgilab qo'ydi.

Parallel tizimlarning butun sinfiga nomini beradigan birinchi loyihalardan biri - NASA XARDDDDD CHACE CHACE Reys markazining markazida, yer va fazoviy fanlar loyihasini qo'llab-quvvatlash uchun. BeoDUFF loyihasi 1994 yil yozida boshlandi va yaqin orada Intel 486D4 / 100 MGts protsessorlarida 16 tagacha ishlov berish klaster yig'ildi. Har bir tugun 16 MB RAM va 3 tarmoq adapterini o'rnatdi. Bunday konfiguratsiyada ishlash uchun, mavjud tarmoq kartalari orasidagi trafikni tarqatuvchi maxsus haydovchilar ishlab chiqilgan.

Keyinchalik GSFC, Xisvid klasteri - juda parallel integratsiyalashgan virtual muhit, uning tuzilishi rasmda ko'rsatilgan. 2. Ushbu klaster to'rtta kichik substers e, b, g va dl, 332 protsessorlar va tanlangan ikkita xostni birlashtirish. Ushbu klasterning barcha tugunlari Redhat Linux ishlamoqda.

1998 yilda Los Alamosning milliy laboratoriyasida Astrofizik Maykl Ukren va boshqa nazariyalar guruhi va boshqa olimlar soat chastotasi bo'lgan ALPA 21164A protsessorlari joylashgan superkompyuterni qurdilar. Dastlab, Avalon 68 protsessordan iborat bo'lib, ularda 140 taga etdi. Har bir tugunda, har bir tugunda, 3 Gb tezkor xotira va tezkor Ethernet tarmoq adapteri o'rnatildi. Avalon loyihasining umumiy qiymati 313 ming dollarni tashkil etdi va Lipack testida ko'rsatilgan spektakl 152 IBM Rs / 6000 SP protsessor tizimining yonidagi Top500 ro'yxatining 12-o'rinni egalladi. 1998 yilda Avalon yuqori samarali hisoblash sohasida eng nufuzli konferentsiyada Avalon "Avalon: Alpha / Linux Claster" 150k dollarga teng bo'lgan 10 gfls "10 gflesga erishdi "Eng yaxshi narx / ishlash" nominatsiyasi.

Joriy yilning aprel oyida ikki marta kambag'aldan iborat tezlik klasteri, Pentium III / 733 MGts protsessorlari va 1 Gb tezkor xotira va umumiy displeyda 2-GB 27 Gb. Tugunlar ostida ishlamoqda windows Store 2000 va Giganet Clan tomonidan birlashtirilgan.

Bo'linmalar loyihasi loyihasining 1997 yil aprel oyida AQSh Milliy sog'liqni saqlash instituti tomonidan amalga oshiriladi va Gigagit Ethernet-dan aloqa muhiti sifatida foydalanish qiziq. Birinchidan, klaster 47 ta tugundan iborat bo'lib, Pentium Pro / 200 MGts protsessorlari, 128 MB RAM va har bir tugunda 1,2 gb. 1998 yilda amalga oshirildi

loyihaning keyingi bosqichi Lobos2, bu davrda tugunlar kombinatsiyani klasterga aylantirganda, tugunlar ish stoliga aylantirildi. Endi Lobos2 Pentium II / 450 MGts protsessorlari, 256 MB operatsion va 9 Gb disk xotirasini o'z ichiga olgan 100 ta hisoblashda tugunlar mavjud. Raid-massiv salohiyati bo'lgan 4 ta boshqaruv kompyuterga qo'shimcha ravishda 1,2 tb ulangan.

So'nggi klaster o'zgarishlaridan biri AMD Presto III Superkuter, bu 78 atlet protsessorning Beaif Claster bo'lgan. Kompyuter Tokio Texnologik institutida o'rnatilgan. Bugungi kunga qadar AMD Linux OSda ishlaydigan BeaDUFFIDF usuli yordamida klasterlarda 8 superkompyuterlarni qurdi.

IBM klasterlari

Rs / 6000.

IBM Rs / 6000 ga asoslangan bir nechta turdagi tizimlarni taklif qiladi, klasterlarga birlashtirilgan va yuqori mavjudlik va o'rta dasturiy ta'minot (HACMP / 6000) dasturiy ta'minotni amalga oshiradi.

Klasterli tugunlar parallel ravishda ishlaydi, XACMP / 6000 ga kiritilgan qulf menejerining imkoniyatlaridan foydalanib mantiqiy va jismoniy manbalardan foydalanish imkoniyatlarini almashadi.

1991 yilda AD 1991 yilda boshlang'ich, GACMP / 6000 mahsulot doimiy ravishda rivojlanmoqda. Unda u parallel resurslar menejeri, tarqatilgan Lok menejeri va parallel mantiqiy boshqarish menejeri va yukni butun klaster darajasida muvozanatlash imkoniyatini o'z ichiga oladi. Maksimal miqdor Klasterdagi tugunlar sakkizga oshdi. Ayni paytda klasterda protsessorlar sonining ko'payishi bilan chiziqli ishlashni ta'minlaydigan nosimmetrik mulozikli mulozikli ishoratlar bilan bosh tugunlar.

Rs / 6000 klasterlar Ethernet, Token halqasi yoki FDDI mahalliy tarmoqlari asosida qurilgan va yuqori ishonchlilikni yaxshilash nuqtai nazaridan turli xil usullarda sozlanishi mumkin:

• Issiq zaxira yoki muvaffaqiyatsizlik holatida oson kommutatsiya. Ushbu rejimda faol tugunni qo'llash vazifalari bajaradi va zaxira nusxasi agar zarur bo'lsa, faol yig'ish kerak bo'lganda zarur bo'lmagan tanqidiy vazifalarni bajarishi mumkin.
• Nosimmetrik zaxiralar. Issiq zaxiraga o'xshash, ammo asosiy va zaxira tugunlarning roli o'rnatilmagan.
• O'zaro to'ldirish yoki yuk taqsimlanishi bilan rejim. Ushbu rejimda klasterdagi har bir tugun boshqa biron bir klaster tugunda qilingan vazifalarni "olib ketish" mumkin.

IBM SP2.

O'rnatish raqami nuqtai nazaridan IBM SP2 eng katta eng katta Superkomperlar ro'yxatida etakchi hisoblanadi. 86 mingta tugunlarning umumiy soni 86 mingdan yuqori bo'lgan. Ushbu superkompyuterning asosi arxitekturaga asoslanadi Klaster yondashuv sifatida kuchli markaziy kalitdan foydalanib. IBM ko'p yillar davomida ushbu yondashuvdan foydalanadi.

Umumiy arxitektura SP2.

SP2 arxitekturasining umumiy ko'rinishi guruch beradi. 1. Uning me'morchiligining asosiy xususiyati - bu past kechikish tugmachasini o'zlari bilan ulash uchun past kechikish tugmachasidan foydalanish. Ushbu tashqi ko'rinishni juda oddiy sxema, chunki tajribali tajriba juda moslashuvchan edi. Birinchidan, SP2 tugunlari bitta protsessor edi, keyin SMP arxitekturasi bilan tugunlar paydo bo'ldi.

Aslida barcha tafsilotlar tugunlarning tuzilishida yashiringan. Bundan tashqari, tugunlar turli xil turlarBundan tashqari, qo'shni tugunlardagi protsessorlar boshqacha bo'lishi mumkin. Bu ta'minlaydi

buyuk konfiguratsiyani tanlash moslashuvchanligi. Hisoblash tizimidagi tugunlarning umumiy soni 512 ga etadi. SP2 tugunlari aslida mustaqil kompyuterlarVa ularning hujjatlari IBMga mustaqil ismlar ostida sotiladi. Buning uchun "Power3-II" mikroprotsorlari bo'lgan to'rt protsessor SMP serveri RSP / 6000 44P-270 to'rtta protsessor SMP serveri RSP / 6000 44P-270 - bu o'rta sinf sinflari sinfiga va hatto mini superkompyuterlariga kiritilishi mumkin.

SP2 tugunlarida o'rnatilgan mikroprotsessorlar ikkita me'moriy yo'nalishlarda ishlab chiqilgan: Power - Power3 - Power3-II va soat chastotasi bilan soat chastotasi bilan 604e-ga ko'tariladi.

SP2 uchun an'anaviy "ingichka" (keng tugun) va SMP arxitekturasi bilan "keng ideal" (keng joy) tugunlar. Ularni ikkala PowerPC-ni (ikkidan to'rtta protsessordan) va quvvat3-II (to'rttagacha) o'rnatilishi mumkin. Nardiqlarning batareyasi 256 MB dan 3 Gb gacha (quvvat3-II-quvvatdan foydalanganda 8 Gb gacha). Yupqa va keng tugunlar orasidagi asosiy farqlar i / O quyi tizimga tegishli. Keng tugunlar ko'proq kuchliroq I / O imkoniyatlarini talab qiladigan vazifalar uchun mo'ljallangan: ularda o'nta pCI pci (shu jumladan uch 64 bit), ingichka tugunlarda ikkita uyalarga qarshi. Shunga ko'ra, disk qurilmalari uchun o'rnatilgan bo'linmalar kengroq tugadi.

Kalit tezligi kechiktirilgan qiymatlar bilan tavsiflanadi: 1,2 ms (80 yoshdan yuqori bo'lgan tugunlar soni bilan 2 ms). Bu zamonaviy Linux-klasterlarda olinganidan ko'ra ko'proq kattalik tartibi. Har bir portning cho'qqisi: bir yo'nalishda 150 Mb / s (bu har bir ikki raqamli uzatish uchun 300 Mb). Xuddi shu majburiy-chi, SP2 tugunida joylashgan kommutator moslamalariga ega. IBM shuningdek, ajoyib kechikishlar va o'tkazish qobiliyatlarini ham ta'minlaydi.

Eng kuchli SP2 tugunlari "yuqori" (yuqori tugun). Yuqori tugun - bu hisoblash tugunidan olti qismgacha bo'lgan miqdordagi hisoblash / chiqish moslamalari bilan hisoblash va chiqish moslamalaridan iborat kompleks. Bunday tugun, shuningdek, SMP arxitekturasiga ega va soat chastotasi bilan 8 tagacha yoki 375 MGtsning 8 tagacha quvvat manbai mavjud.

Bundan tashqari, ushbu turning tuguni mavjud bo'lgan kirish / chiqish narxini o'z ichiga oladi tizim kengashi. I / O kengashi ikkita sabzavotli nosimmetrik mantiqiy bloklarni o'z ichiga oladi, ular orqali ma'lumotlar tashqi qurilmalarga uzatiladi

disklar va telekommunikatsiya uskunalari kabi. I / O taxtasida PCI 64-bitli uyalar va 32 bitli uyasi, shuningdek, Ultracsi Controlers, Etherascsi Controlers, Etheraset 10/100 Mbits, uchta parallel port.

IBM SP2 tizimining linpak slell testida yuqori tugunlar va 375 MGtsning yuqori tugunlari va mikroprotsorlari paydo bo'lishi bilan 723,4 gFlops chiqishiga erishdi. Ushbu natijaga 176 ta tugun (704 protsessor) dan foydalanganda erishiladi. Ushbu natijani 512-ga o'rnatishi mumkinligini hisobga olsak, bu natija IBM SP2 1 tflpaga yaqin ekanligini ko'rsatadi.

Klaster Sun Searyusi Sun Micromatik tizimlar

Sun Microsystems PDBServer-ning 2000 yildagi SPARCSSERSER serveriga asoslangan klasterli echimlarni taklif etadi va Sparcsserver 2000 yilga, 2000 yildagi Sparccentser 2000-ga kirishi mumkin. Quyidagi tarkibiy qismlar quyidagi komponentlarni o'z ichiga oladi: 1000 / 1000e yoki Sparccenter 2000 / 2000E, ikkita sporstsstore massivi massaji, shuningdek takrorlanadigan konsol konsolini yaratish uchun klasterni, sinfni boshqarish bo'yicha konsolni boshqarish bo'yicha to'plami Konsol, sperccccoste PDB dasturiy ta'minoti va klasterli xizmat paketi.

Aloqalarning yuqori ishlashi va mavjudligini ta'minlash uchun klaster barcha ma'lumotlarni qo'zg'atuvchilarning to'liq takrorlanishini qo'llab-quvvatlaydi. Klaster tugunlari 100 Mbit / s quvvatli bo'lgan sunnatlar kanallari bilan birlashtirilgan. 25 Mbit / s gacha o'tkazish qobiliyati bo'lgan disk quyma tizimlarini ulash uchun bir-biridan 2 km masofaga drayvlar va tugunlarni olib tashlashni tan oladi. Narchalar, tugunlar va disk quyma tizimlari orasidagi barcha havolalar apparat darajasida takrorlanadi. Uskunalar, dasturiy ta'minot va klaster tarmoq tizimdagi bunday joyning yo'qligini, bitta qobiliyatsiz yoki butun tizimni olishning muvaffaqiyatsizligini anglatadi.

Universitet loyihalari

Kentukki universitetining qiziqarli rivojlanishi - Klat2 Klaster (Kentukki Linux Athlon 2). Klat2 Tizim AMD atlon / 700 MGts protsessorlari va har biri bo'yicha 128 MB RAM shtatida 64 disksiz tugunlardan iborat. Dasturiy ta'minot, kompilyatorlar va matematik kutubxonalar (ko'mir, kamak va atlas) 3dnow texnologiyasidan samarali foydalanish uchun yakunlandi! aMD protsessorlarHosildorlikni oshirish uchun nima qilish kerak edi. "" Yassi Qo'shbghod tarmog'i "deb nomlangan ishlatilgan tarmoq qarori (FNN). Har bir tugunda smartlinkdan to'rtta tezkor Ethernet Network adapterlari mavjud va tugunlar to'qqiz 3tali kalitlardan foydalanib ulangan. Shu bilan birga, har qanday tugun uchun har doim kalitlardan biri orqali to'g'ridan-to'g'ri bog'liqlik mavjud, ammo barcha tugunlarni bitta kalit orqali ulashning hojati yo'q. AMD arxitekturasi va FNN Topologiya bo'yicha dasturiy ta'minotni optimallashtirish tufayli rekord narx / saralash koeffitsiga erishish mumkin - 1 gfli uchun 650 dollar.

Argon shahar laboratoriyasida amalga oshirilgan Chiba shahar loyihasida qiziqarli tazyiqqa uchraydigan shortlarga bo'linish g'oyasi qiziqarli tazyiq kelib chiqdi. Asosiy qismda har birida 256 ta hisoblash koeffesi mavjud

shundan ikkita Pentium III / 500 MGts protsessorlari, 512 MB RAM va 9 GB sig'imi bilan mahalliy disk mavjud. Hisoblash bo'limiga qo'shimcha ravishda, vizualizatsiya bo'limi tarkibiga kiradi (312 Mb grafikasi), 512 MB RAM va 300 Gb drayverlari), ma'lumotlar saqlash bo'limi (8 iBM serverlari Xetfitsiatsiyasi 7000 ni XEEE / 500 MGts protsessorlari va 300 Gb drayverlari va nazorat bo'limlari (12 kompyuter IBM Nrefitite 500). Ularning barchasi qo'llab-quvvatlash uchun ishlatiladigan myrinet tarmog'i bilan birlashtirilgan parallel dasturlar, shuningdek, aternet va menejerlar uchun tez o't sifatida gigabet va tezkor Ethernet. Barcha bo'limlar "Shaharlar" (shahar) 32 kompyuterlarga bo'linadi. Ularning har biri "shahar meri" bor, ular mahalliy "shahar" ga xizmat ko'rsatadi va xizmat tarmog'ida yukni kamaytiradi va ta'minlaydi tezkor kirish mahalliy resurslarga.

Rossiyadagi klasterli loyihalar

Rossiyada har doim yuqori samarali hisoblash resurslariga ehtiyoj bor edi va klasterli loyihalarning nisbatan past narxi mamlakatimizdagi bunday echimlarni keng tarqalishga jiddiy turtki bo'lib xizmat qildi. Birinchi klasterlardan biri yvvbd-ga yig'ilgan va myrinet tarmog'iga tegishli Sakkizinchi sakkizta Pentium II protsessorlaridan iborat. 1999 yilda SCI tarmog'iga asoslangan klaster echimi Rossiyada parallel tizimlarni qurish uchun SCI texnologiyasidan foydalanadigan kashshof bo'lib o'tdi.

MDOning ilmiy tadqiqot markazida SCI aloqa tarmog'i asosida yuqori samarali klasterni Moskva davlat universiteti ilmiy tadqiqot markazida o'rnatilgan. Nivc klasteriga "Eximer" ning 12 dumli protsessor serverlari kiradi Intel Pentium. III / 500 MGts, jami 24 ta protsessorlar sonining umumiy soniga ega bo'lgan 24 ta protsessor. Tizimning umumiy qiymati taxminan 40 ming dollar yoki 1 gflop uchun 3,33 mingga yaqin.

Klistant hisoblashning tugunlari ikki o'lchovli Tor 3x4-da, bir vaqtning o'zida markaziy Ethernet yordamchi tarmog'i va 3Com SuperAction tugmachasi orqali markaziy server bilan bog'langan. SCI tarmog'i - bu klaster yodgorlik ushbu tizim YuNGROMPORTER SHAXSIYA SLAXSIONINING MARKAZIDA QO'LLAB-QUVVATLAShNI KO'RSATISh. Foydalanuvchi ilovasidagi Maksimal ma'lumotlar kursi 80 Mb / s dan oshiq va kechikish vaqti 5,6 mktni tashkil etadi. Ushbu hisoblash klasterini qurishda delfin intervonece echimlari va scaly kompyuteri (Norvegiya) tomonidan ishlab chiqilgan umumiy Wululfkit eritmasi ishlatilgan.

Klasterdagi parallel dasturlashning asosiy vositasi - bu Scampining 1.9.1 raqami MPI (xabarlar o'tish interfeysi). Lipack testida, 16000x16000 o'lchamidagi linare tenglamalari tizimini hal qilishda haqiqiy ko'rsatkich 5,7 gFlops. NPB to'plam sinovlarida klasterning ishlashi taqqoslanadi va ba'zida esa bir xil protsessorlar bilan Quvur T3e oilasi oilasi superkompyuterlarining ishlashidan oshib ketadi.

Nivz MDU Nivc Computing Claster-ning asosiy sohasi fundamental ilmiy-tadqiqot va o'quv jarayonini qo'llab-quvvatlashdir.

Boshqa qiziqarli loyihalardan, Sankt-Peterburg universitetidan Tez Ethernet texnologiyasi asosida amalga oshirilgan qarorni ta'kidlash kerak: yig'ilgan klasterlardan foydalanish va bitta hisoblash moslamasi sifatida bitta hisoblash moslamasi va bitta hisoblash moslamasi sifatida bitta hisoblash moslamasi va bitta hisoblash moslamasi sifatida bitta hisoblash moslamasi va bitta hisoblash moslamasi sifatida bitta hisoblash moslamasi sifatida va bitta hisoblash moslamasi sifatida bitta oddiy o'quv mashg'ulotlari va bitta hisoblash moslamasi sifatida bitta "yagona" yagona "yagona" yagona "yagona hisoblash moslamasi" sifatida ishlatilishi mumkin. Vazifa. Samara ilmiy markazida

ular alfa va pentium III protsessorlariga asoslangan kompyuterlarni o'z ichiga olgan zummogogik klasterni yaratish yo'lida ketishdi. Sankt-Peterburg Texnik universitetida "Alfa protsessorlari" va myrinet tarmog'i bazasini hisoblash boshliqlarini o'rnatmasdan o'rnating. Ufa davlat aviatsiya texnik universitetida klaster o'n ikki alfa stantsiyalari, tezkor Ethernet tarmog'i va Linux OS asosida ishlab chiqilgan.

2. Arifmetik mantiq moslamalari. Tuzilishi, dizaynga yondashuv, almuning asosiy tenglamalari

3. Ittifoq bo'limida uzatish zanjirlarini tashkil qilish. Bitni kengaytirish, tezlashtirilgan uzatish sxemasi

4. Ro'yxatdan o'tish Mikroprosessorning asosiy tuzilishi. Ro'yxatdan o'tish inshootlarini qurish variantlari. Vazifalarni boshqarish va sinxronlashtirish

7. Dasturiy ta'minotni boshqarish moslamasi. Boshqarish signallarini, mikrokommand manzilini shakllantirishning tuzilishi

8. Buyruqlar tizimi va operandlarni hal qilish usullari. Buyruqlarni ijro etish printsipi

9. Tarkibiy mojarolar va ularni minimallashtirish usullari. Ma'lumotlarga ko'ra mojarolar, konveyerning to'xtash va bo'linish mexanizmining bajarilishi

10. O'tish buyruqlarini bajarish va boshqaruv ziddiyatlarini minimallashtirish uchun yo'qotishlarni kamaytirish

11. Xotira tizimlarining tasnifi. Mikroprosessor tizimlarida xotira tizimlarini tashkil etish

12. Naqsh xotirasi printsiplari. Operatdan naqd pulni olish uchun ma'lumotlarni namoyish qilish usullari

13. Xotirani tugatish rejimlari. PDP boshqaruvchilarining tuzilmalari

14. Virtual xotira printsiplari

15. Mikroprosessor tizimlarining odatiy tuzilmalari va tamoyillari

16. Mikroprosessor tizimining asosiy rejimlari. Tarkibga qo'ng'iroq qiluvchi asosiy dasturni amalga oshirish

17. Mikroprosessor tizimining asosiy rejimlari. Tupsiyalar va istisnolarni qayta ishlash

18. Tsikli so'rovlar bilan tizimlar. Ustuvorlikni buzish bloki

19. Mikroprosessor tizimlaridagi elementlar o'rtasida ma'lumot almashish. Avtomagistral arbiter

2 qism

20. Zamonaviy mikroprosessor arxitekturalarini tasniflash. To'liq va qisqartirilgan buyruqlar to'plamiga ega arxitektura, superkalka arxitekturasi

21. Zamonaviy mikroprosessor arxitekturalarini tasniflash. Prinston (Neymanman) va Garvard arxitekturasi

22. Coisis-arxitekturaning zamonaviy 8 bitli mikrokonturatorlarining tarkibi

22 (?). Coisis-arxitekturaning zamonaviy 32 bitli mikrokontroljatorlarining tuzilishi

23. Raqamli qayta ishlash protsessorlari: tashkilot printsiplari, umumlashtirilgan tuzilma

24. Arxitekturtelelp6 misolida maqsadli maqsadli protsessorlar

25. Parallel hisoblash tizimlarining arxitekturalarini tasniflash. Umumiy umumiy xotira bilan tizimlar

26. Parallel hisoblash tizimlarining arxitekturalarini tasniflash. Taqsimlangan xotira tizimlari

27. Vektor konveyerini hisoblash tizimlari. To'plam bilan xotira. Tizim tuzatuvchi xususiyatlari

28. Matritsani hisoblash tizimlari. Qurilish xotira tizimlari va kalitlarining xususiyatlari

29. Ma'lumotni boshqarish dastgohlari. Ularning qurilishining ishlash va xususiyatlari. Grafik dasturni taqdimot usuli

30. Dasturlash moslamasi bilan tizimlar. Yagona hisoblash muhiti

31. Sistolik hisoblash tizimlari

32. Klasterli hisoblash tizimlari: ta'rifi, tasnifi, topologiya

32. Klasterli hisoblash tizimlari: ta'rifi, tasnifi, topologiya

Klistant hisoblash tizimlari MPA tizimlarining arxitekturasida belgilangan g'oyalar rivojlanishining davomidir. Agar protsessor moduli MPA tizimida to'liq hisoblash tuguni sifatida amalga oshirilsa, seriyali kompyuterlar bunday hisoblash tugunlari sifatida ishlatiladi.

Klaster- Bu bitta hisoblash manbai sifatida ishlatiladigan to'liq kompyuterlarning bir to'plamidir. Bir xil (bir hil klasterlar) va boshqacha (turli xil bo'laklarni) hisoblash mashinalaridan foydalanish mumkin. Uning me'morchiligi bilan klaster hisoblash tizimi zaif ham. Oddiy bitta protsessor shaxsiy kompyuterlar yaratish uchun odatda qo'llaniladi yoki ikki yoki to'rt protsessor SMP serverlaridan foydalaniladi. Bu tugunlarning tarkibi va arxitekturasiga hech qanday cheklovlar qo'ymaydi.

Uskuna darajasida klaster- Tarmoq tomonidan birlashtirilgan mustaqil hisoblash tizimining kombinatsiyasi.

Klaster tizimlarining eng oddiy tasnifi diskli maskanlardan foydalanish usuliga asoslanadi: birga yoki alohida.

Birlashtirilgan disklarsiz klaster konfiguratsiyasi:

Umumiy disklar bilan klaster konfiguratsiyasi:

Muvofiqlashtiruvchi ikkita tugun klasterlarining konstruktsiyalari namoyish etiladi, ular xabarlar almashish uchun ishlatiladigan yuqori tezlikdagi chiziq bilan ta'minlanadi. Bu mahalliy tarmoq, shuningdek, klaster kompyuterlariga yoki ajratilgan chiziqqa kiritilmagan. Bir yoki bir nechta klaster tugunlari bo'lgan bo'lsa, bir yoki bir nechta klaster tugunlari mahalliy yoki global tarmoqqa ega bo'ladi, shu bilan server klaster va masofaviy mijoz tizimlari o'rtasida ulanish.

Klasterlar orasidagi farq shundaki, mahalliy tarmoq bo'lsa, tugunlar mahalliy disklar va tanlangan tog 'tizmalari yoki reydlar (ReduntanarRayofindyDDisdist) ning haddan tashqari ko'p qismi umumiy. Reyd, yuqori tezlikdagi kanallar bilan bog'liq holda boshqaruvchi tomonidan boshqariladigan va umuman tashqi tizim tomonidan qabul qilingan bir nechta disklardan iborat. Amaldagi massivlar turiga qarab, turli darajadagi nomutanosiblik va tezlikni ta'minlash mumkin.

Tizimning asosiy funktsional xususiyatlarini aniqlaydigan klasterlarni klasterlash usullari uchun klasterlarning tasnifi:

∙ passiv buyurtma bilan klasterlash;

∙ faol band bilan klasterlash;

④ Mustaqil serverlar;

∙ Barcha disklarga ulangan serverlar;

 Umumiy disklarga ega serverlar.

Rezervasyon klastzota eng qadimgi va universal usul. Serverlardan biri butun hisoblash yukini o'z ichiga oladi, ikkinchisi esa faol bo'lmagan, ammo asosiy server ishlamay qolganda hisob-kitoblarni qabul qilishga tayyor. Faol (yoki birlamchi) server vaqti-vaqti bilan zaxira nusxasini zaxira nusxasini zaxira nusxasini (o'rta-maxsus) server bilan yuboradi. Dastlabki server muvaffaqiyatsizligi deb hisoblanadigan xushmuomalalik bo'lmagan xabarlar bo'lmaganda, ikkilamchi server nazoratni amalga oshiradi.

Klasterlar uchun passiv buyurtma bekor qilinasiz. "Klaster" atamasi o'zaro bog'liq bo'lmagan tugunlar hisoblash jarayonida faol ishtirok etish va bitta kuchli hisoblash mashinasining xayolotini yaratish. Ushbu konfiguratsiya odatda faol ikkilamchi serverli tizim tushunchasidan foydalanadi va uchta klasterli usul mavjud: mustaqil serverlar, serverlar serverlar va serverlar almashuvchi serverlarni almashmasdan.

Birinchi usulda har bir klaster tugun o'z disklari bilan mustaqil server sifatida ko'rib chiqiladi va tizimdagi disklarning hech biri taqsimlanmagan.

Aloqa xarajatlarini kamaytirish uchun, aksariyat klasterlarning aksariyati odatda reyd disk massividan iborat umumiy disklarga ulangan serverlardan iborat. Ushbu yondashuvning variantlaridan biri disklarni almashish tegishli emasligini ko'rsatadi. Umumiy disklar bo'linishga bo'linadi va har bir klaster tugun ajratiladi. Agar bosh tugunlardan biri rad etsa, umumiy diskning o'z qismiga bo'lgan huquqlari boshqa tugunga kirishga kirishadigan klaster qayta tekshirilishi mumkin. Turli xil versiya bilan, bir nechta serverlar umumiy disklarga kirish uchun ajratilgan, shunda har qanday tugun barcha umumiy disklarning barcha bo'limlariga kirish huquqiga ega. Ushbu yondashuv har qanday vaqtda serverlardan faqat bittasi istalgan vaqtda ma'lumot olishiga kafolat beradigan har qanday blokirovka vositalarini talab qiladi.

Klaster juftlik topologiyasi:

Klaster uchini topologiyasi ikki yoki to'rtli klasterlarni tashkil qilishda ishlatiladi. Tugunlar juft bo'lib, durallar qatoriga qo'shilib, u juftlikning bir qismi bo'lgan har ikkala tugunga qo'shilgan va har bir juft tugunning barcha diskdagi massivlar uchun kirish imkoniyati mavjud. Juftning tugunlaridan biri boshqasi uchun zaxira sifatida ishlatiladi.

To'rt-choll klaster bug 'bu ikki mintaqa topologiyasining oddiy kengayishi. Ma'muriyat va sozlamalar nuqtai nazaridan klaster juftlari bitta butun son sifatida ko'rib chiqiladi.

Topologiya N.+ 1:

Topologiya N. + 1 Ikki, uch va to'rtta tugunning klasterlarini yaratishga imkon beradi. Har bir disk massivi faqat ikkita klasterli tugunlarga ulanadi. Reyd1 sxemasi (aks ettirish) uchun diskli massivlar tashkil etiladi. Bitta server barcha disk massivlari bilan ulanishga ega va boshqa barcha boshqa (asosiy yoki faol) tugunlar uchun zaxira sifatida xizmat qiladi. Zaxira serveridan har qanday faol tugunlar bilan juftlikka yuqori darajadagi tayyorlikni ta'minlash uchun foydalanish mumkin.

Topologiya N. × N. Topologiyaga o'xshash N. + 1 siz ikki, uch va to'rtta tugunning klasterlarini yaratishga imkon beradi, ammo undan farqli o'laroq, bu ko'proq moslashuvchanlik va targ'ibot mavjud. Faqatgina ushbu topologiyada barcha klaster tugunlari barcha disk qatorlariga kirish huquqiga ega bo'lib, o'z navbatida, reyd1 sxemasi (aks ettirish) ga muvofiq qurilgan. Topologiyaning massivlanishi tizimda ulanishlarni o'zgartirmasdan qo'shimcha tugunlarni va diskli qatorlarga qo'shimcha tugunlarni qo'shishning soddaligini soddalashtiradi.

Topologiya sizga noqulay tugunning zaxira nusxasi va boshqa zaxiralarni yig'ish va boshqalarni ishdan bo'shatgan holda kaskadorli nosozlik tizimini tashkil etishga imkon beradi. boshqa topologiyalarga nisbatan.

Topologiya N.× N.:

To'liq ajratilgan kirish uchun topologiya:

To'liq ajratilgan kirish uchun topologiya har bir disk masofasini faqat bitta klaster tugun bilan bog'lashga imkon beradi. Faqatgina alohida kirish arxitekturasi xarakterli dasturlar uchun tavsiya etiladi.

Moviy gen / l va SGI Altiksi Oila.

Klaster tizimlarida hisoblash uchun asosiy dasturiy ta'minot sifatida Windows Clute Clasterer Server (CCS) (CCS) (CCS) (CCS) tomonidan klasterli tugunlarda ishlaydigan va tarkibi hisobga olinadi.

Ushbu bo'limga kirishda boshlang'ich va kristalli tog 'trausi bilan ishlash qoidalari beriladi. CCSS jadvalining tafsilotlarini klasterdagi vazifalarni bajarishdagi tafsilotlarini tavsiflaydi.

1.1. Yuqori samarali ishlayotgan protsessorlar va klaster tizimlarining arxitekturasi

Kompyuter protsessor arxitekturasining rivojlanishi tarixida ikkita asosiy bosqichni ajratish mumkin:

• 1-bosqich - Soatlar tezligining ko'payishi (2000 yilgacha),
• 2 bosqich - ko'p yadroli protsessorlarning paydo bo'lishi (2000 yildan keyin)

Shunday qilib, yuqori samarali serverlarni qurishda, bir nechta protsessorlar tizim resurslarini va birinchi darajali (1.1 rasmiga qarang). protsessor ichidagi yadrodan.

Anjir. 1.1.

Ko'p yadroli protsessorlarga yo'l olishda birinchi bo'lib paydo bo'lgan giper-tishli texnologiyalar birinchi bo'lib Intel Pentiumda 4 protsessorlar:

Anjir. 1.2.

Ushbu texnologiyada ikkita virtual protsessorlar bitta fizik protsessorning barcha manbalarini, ya'ni keshlar, ijro etuvchi konveyer va individual aktsiyalar bilan o'rtoqlashadi. Shu bilan birga, agar bitta virtual protsessor umumiy resursni olgan bo'lsa, ikkinchisi uning ozod qilinishini kutadi. Shunday qilib, o'z virtual kompyuteriga ega bo'lgan har bir jarayonga ega bo'lgan va ushbu jarayonlarning jismoniy uskunadagi virtual kompyuteriga ishlov berish va ushbu jarayonlarning tartibi va vaqtini rejalashtiradigan har bir ish protsessori bilan taqqoslash mumkin. Faqat giper-tishli bo'lsa, bularning barchasi ana shunday apparat darajasida sodir bo'ladi. Biroq, ikkita buyruqlarning ikki oqim protsessor aktuatorlarini yanada samarali yuklashga imkon beradi. Giper-yollash texnologiyasidan foydalanish protsessorining amaldagi o'sishi 10 foizdan 20 foizgacha baholanmoqda.

Shaxsiy topshiriqlar bo'yicha to'laqonli ikki yadroli protsessor (13-rasmga qarang) 80 dan 100 foizgacha bo'lgan ko'rsatkichlar o'sishini namoyish etadi.

Anjir. 1.3.

Shunday qilib, ikki yadro va umumiy holatda, ko'p yadroli protsessor Bundan tashqari, bu miniatyura bilan hisobga olinishi mumkin, ular murakkab va qimmatbaho multotikachi Ona taxtasidan foydalanishga muhtoj emas.

Bundan tashqari, har bir yadro (masalan, Intel Pentium ekstremal nashrida 840 protsessor) qo'llab-quvvatlash texnologiyasini qo'llab-quvvatlaydi, shuning uchun bunday ikki yadroli protsessor bir vaqtning o'zida to'rtta dasturiy oqimini amalga oshirishi mumkin.

2007 yil boshida Intel Teraflops tadqiqot chipiga aylangan 80 yadroli bitta chip protsessorini taqdim etdi (http://www.intel.com/platal/platform/platal/pteraFlops.htm). Ushbu protsessor 1,01 teraflopsni yadrosi 3.16 gilam va kuchlanishning minimal soatlari va kuchlanishini 0,95 v voltji bilan bajarishi mumkin. Bu holatda jami energiya sarfi Chip atigi 62 J.

Intel prognozlariga ko'ra, keyingi 5 yil ichida ko'p sonli nuklei bo'lgan protsessorlarning tijorat versiyalari paydo bo'ladi va 2010 yilga kelib etkazib berilgan serverlar terafopga ega bo'ladilar ijro.

Klistant hisoblash tizimlari va ularning arxitekturasi

Klaster - Bu mahalliy (bir joyda) mahalliy mustaqil kompyuterlardan va tarmoqlarni bog'laydigan hisoblash tizimi. Bundan tashqari, klaster mahalliy tizim bo'lib, chunki u alohida ma'muriy domenda bitta kompyuter tizimi sifatida boshqariladi.

Kompyuter tugunlari U qaysi biri turli sohalarda va turli xil dasturlarda ishlatiladigan standart, universal (shaxsiylashtirilgan) kompyuterlardan iborat. Hisoblash tugunida bitta mikroprotsessor yoki bir nechta shakllangan, oxirgi holatda, simmetrik (SMP) konfiguratsiyasida bo'lishi mumkin.

Klasterning tarmoq tarkibiy qismi oddiy mahalliy tarmoq bo'lishi yoki klaster tugunlari o'rtasida super quvvatli ma'lumotlarni taqdim etadigan maxsus tarmoq texnologiyalari asosida qurilishi mumkin. Klaster tarmog'i klaster tugunlarini birlashtirish va odatda tashqi tarmoqdan ajratilgan, foydalanuvchilar klasterga kiradigan tashqi tarmoqdan ajratilgan.

Klasterli dastur ikki komponentdan iborat:

• rivojlanish / dasturlash vositalari va
• resurslarni boshqarish vositalari.

Rivojlanish vositalari tillar, kutubxona uchun kompilyatorlar kiradi turli yo'nalish, unumdorlikni o'lchash vositalari, shuningdek, notinchliklar, barchasi birgalikda parallel dasturlarni qurishga imkon beradi.

Resurslarni boshqarish dasturi inshoot, ma'muriyat va ishlarni rejalashtirish vositalarini o'z ichiga oladi.

Parallel ishlov berish uchun juda ko'p dasturlash modellari mavjud bo'lsa-da, ammo hozirgi paytda dominant yondashuv "Xabarlar xabari" (xabarni yuborish interfeysi) asosidir. MPI - bu C yoki Forran tillarida dasturlarda parallel jarayonlar o'rtasida xabarlarni uzatish mumkin bo'lgan funktsiyalar kutubxonasi, shuningdek ushbu jarayonlarni boshqarish mumkin.

Ushbu yondashuvning alternativalari "Global taqsimlangan manzillar maydoni" deb nomlangan tillar (Global qism - global Bo'laning manzil maydoni), ularning odatiy vakillari hpf tillari (birlashtirilgan parallel C).