Mavzu: Klasterli hisoblash tizimlarini qurish va undan foydalanishni o‘rganish Ishdan maqsad
Download 20.51 Kb.
|
5-AMALIY ISH Kompyuter tarmoqlari
Mavzu: Klasterli hisoblash tizimlarini qurish va undan foydalanishni o‘rganish Ishdan maqsad: Klasterli hisoblash tizimlarini o’rganish Vazifani tayyorlash tartibi Klasterli hisoblash tizimlari; Klasterli hisoblash tizimlarni qurish; Klasterli hisoblash tizimlari turlari; Klasterli hisoblash tizimlarini qo’llanilish sohalari. Klasterli hisoblash tizimlari Klaster hisoblash tizimlari MPA tizimlari me'morchiligiga xos g'oyalar rivojlanishining davomi bo'ldi. Agar MPA tizimida protsessor moduli to'liq hisoblash tuguni vazifasini bajarsa, klaster tizimlarida bunday hisoblash tugunlari sifatida sotiladigan kompyuterlar ishlatiladi. Aloqa texnologiyalarining rivojlanishi, ya'ni tezkor tarmoq uskunalari va maxsus dasturiy kutubxonalarning paydo bo'lishi, masalan, standart tarmoq protokollari orqali xabarlarni uzatish mexanizmini amalga oshiradigan MPI (Message Passing Interface), klaster texnologiyalarini umuman mavjud qildi. Hozirgi vaqtda laboratoriyada yoki sinfda kompyuterlarning hisoblash quvvatini birlashtirish orqali ko'plab kichik klaster tizimlari yaratilmoqda. Klaster texnologiyalarining jozibali xususiyati shundaki, ular kerakli ko'rsatkichlarga erishish uchun heterojen tizimlarni yaratishga imkon beradi, ya'ni har xil turdagi kompyuterlarni birlashgan hisoblash tizimlariga, shaxsiy kompyuterlardan kuchli superkompyuterlarga qadar. Klaster texnologiyalari ommaviy ishlab chiqarish tarkibiy qismlaridan superkompyuter sinfidagi tizimlarni yaratish vositasi sifatida keng tarqaldi, bu hisoblash tizimining narxini sezilarli darajada pasaytiradi. Xususan, COst samarali bo'lib, unda umumiy qiymati taxminan 100000 AQSh dollar bo'lgan 25 ta ikkita protsessorli shaxsiy kompyuterlar asosida bir necha million dollarlik 48 protsessorli Cray T3D ga teng ishlashga ega tizim yaratildi. ... Penn State University aerokosmik muhandisligi professori Lyle Longning fikricha, nisbatan arzon klasterli hisoblash tizimlari ilmiy tashkilotlarda qimmat superkompyuterlarga muqobil bo'lib xizmat qilishi mumkin. Uning rahbarligida universitetda COCOA klasteri qurildi. Ushbu loyiha doirasida 25 ta ish olib borilmoqda har birida ikkita Pentium II / 400 MGts protsessorlari, 512 MB RAM, 4 GB SCSI qattiq disk va tezkor chekilgan tarmoq adapteri bo'lgan DELL barrel stantsiyalari. Tugunlarni ulash uchun bitta kengaytiruvchi modulli 24-portli Baynetworks 450T kaliti ishlatiladi. O'rnatilgan dastur RedHat Linux operatsion tizimini, Portland Group Fortran 90 va HPF kompilyatorlarini, bepul MPI dasturini - Message Passing Interface Chameleon (MPICH) va DQS navbat tizimini o'z ichiga oladi. 38-chi aerokosmik ilmiy yig'ilish va ko'rgazmada taqdim etilgan maqolada Long vertolyotlardan turli joylarda shovqin darajasini taxmin qilish uchun ishlatiladigan avtomatik hisoblash yukini balanslash bilan hisoblash dasturining parallel versiyasini tasvirlaydi. Taqqoslash uchun, ushbu hisoblash dasturi shovqinni 512 punktda hisoblash uchun uch xil 48 protsessorli kompyuterlarda ishlagan. Cray T3E tizimida hisoblash 177 soniyani, SGI Origin2000 tizimida 95 soniyani va COCOA klasterida 127 soniyani tashkil etdi. Shunday qilib, klasterlar ushbu sinfning vazifalari uchun juda samarali hisoblash platformasi hisoblanadi. Klaster tizimlarining superkompyuterlardan ustunligi shundaki, ularning egalari yirik superkompyuter markazlarida bo'lgani kabi protsessor vaqtini boshqa foydalanuvchilar bilan bo'lishishi shart emas. Xususan, COCOA yiliga 400,000 soatdan ortiq protsessor vaqtini ta'minlaydi, superkompyuter markazlarida esa 50,000 soatni olish qiyin bo'lishi mumkin. Klasterli hisoblash tizimlarni qurish Albatta, ushbu tizimlarning to'liq ekvivalenti haqida gapirishning hojati yo'q. Ma'lumki, taqsimlangan xotiraga ega tizimlarning ishlashi kommutatsiya muhitining ishlashiga juda bog'liq bo'lib, uni ikkita parametr bilan tavsiflash mumkin: kechikish - xabarni yuborishda kechikish vaqti va tarmoqli kengligi - axborot uzatish tezligi. Masalan, Cray T3D kompyuteri uchun bu parametrlar navbati bilan 1 mk va 480 Mb / s ni tashkil qiladi va Fast Ethernet tarmog'i kommutatsiya vositasi sifatida ishlatiladigan klaster uchun bu parametrlar 100 mk va 10 Mb / s ni tashkil qiladi. Bu qisman superkompyuterlarning juda yuqori narxini tushuntiradi. Ko'rib chiqilayotgan klaster kabi parametrlar bilan, juda ko'p miqdordagi protsessorlarda samarali echilishi mumkin bo'lgan juda ko'p vazifalar mavjud emas.
Yuqoridagilardan kelib chiqib, biz ta'rif beramiz: klaster - bu bitta hisoblash manbai sifatida ishlatiladigan o'zaro bog'liq bo'lgan to'liq kompyuterlarning to'plamidir. Klaster tugunlari sifatida bir xil (bir hil klasterlar) va har xil (heterojen klasterlar) kompyuterlardan foydalanish mumkin. Arxitekturasiga ko'ra, klasterli hisoblash tizimi erkin bog'langan. Klasterlarni yaratish uchun odatda oddiy bitta protsessorli shaxsiy kompyuterlar yoki ikkita yoki to'rt protsessorli SMP serverlardan foydalaniladi. Bu tugunlarning tarkibi va arxitekturasiga cheklovlar qo'ymaydi. Tugunlarning har biri o'z operatsion tizimi ostida ishlashi mumkin. Eng ko'p ishlatiladigan standart operatsion tizimlar Linux, FreeBSD, Solaris, Tru64 Unix, Windows NT. Klasterli hisoblash tizimlari turlari RAID10 - bu RAID0 da bo'lgani kabi, ma'lumotlar bir nechta disklarda ketma-ket yoziladigan aks ettirilgan qator. Ushbu arxitektura RAID0 massivi bo'lib, uning segmentlari alohida disklar o'rniga RAID1 massivlari hisoblanadi. Shunga ko'ra, ushbu darajadagi qator kamida to'rtta diskni o'z ichiga olishi kerak. RAID10 yuqori xatolarga chidamliligi va ishlash ko'rsatkichlarini birlashtiradi. Klaster hisoblash tizimlarining yanada to'liq tasviri tizimning asosiy funktsional xususiyatlarini aniqlaydigan klasterlash usullariga ko'ra klasterlarni tasniflash bilan ta'minlanadi: ∙ passiv ortiqcha bilan klasterlash; ∙ faol ortiqcha bilan klasterlash; ∙ mustaqil serverlar; ∙ barcha disklarga ulangan serverlar; ∙ umumiy disklarga ega bo'lgan serverlar. Ortiqcha klasterlash eng qadimgi va ko'p qirrali usuldir. Serverlardan biri barcha hisoblash yukini o'z zimmasiga oladi, ikkinchisi esa harakatsiz qoladi, lekin asosiy server ishlamay qolsa, hisoblashni qabul qilishga tayyor. Faol (yoki asosiy) server vaqti-vaqti bilan zaxira (ikkinchi darajali) serverga yurak urishi to'g'risida xabar yuboradi. Birlamchi server ishlamay qolgan deb hisoblangan yurak urishi xabarlari bo'lmagan taqdirda, ikkilamchi server o'z vazifasini bajaradi. Ushbu yondashuv mavjudlikni yaxshilaydi, ammo ishlashni yaxshilamaydi. Bundan tashqari, agar tugunlar orasidagi yagona aloqa xabar almashish bo'lsa va klasterdagi ikkala server disklarni almashmasa, kutish serveri asosiy server tomonidan boshqariladigan ma'lumotlar bazalariga kirish huquqiga ega emas. Passiv ortiqcha, klasterlar uchun odatiy emas. "Klaster" atamasi hisoblash jarayonida faol ishtirok etadigan va bitta kuchli hisoblash mashinasining illyuziyasini yaratadigan o'zaro bog'liq tugunlarning to'plamini anglatadi. Ushbu konfiguratsiya odatda faol ikkilamchi serverga ega tizim deb nomlanadi va uchta klasterlash usuli mavjud: yakka tartibdagi serverlar, disk almashishsiz serverlar va disk almashish bilan ta'minlangan serverlar. Birinchi usulda har bir klaster tuguni o'z disklari bo'lgan mustaqil server sifatida ko'rib chiqiladi va tizimdagi disklarning hech biri birgalikda foydalanilmaydi. Ushbu sxema yuqori ishlash va yuqori mavjudlikni ta'minlaydi, ammo barcha serverlardan muvozanatli va samarali foydalanishga erishish uchun mijozlar so'rovlarini serverlar bo'yicha taqsimlashni rejalashtirish uchun maxsus dasturiy ta'minotni talab qiladi. Ilovani bajarish paytida tugunlardan biri ishlamay qolsa, boshqa klaster tuguni ushbu dasturni ushlab turishi va tugatishi mumkin. Buning uchun tizimdagi ma'lumotlar doimiy ravishda ko'chirilishi kerak, shunda har bir server tizimdagi barcha so'nggi ma'lumotlarga kirish huquqiga ega bo'ladi. Ushbu xarajatlar tufayli yuqori darajaga faqat ishlashni yo'qotish hisobiga erishiladi. Aloqa yukini kamaytirish uchun hozirgi kunda ko'pchilik klasterlar umumiy RAID qatori bilan ifodalangan umumiy disklarga ulangan serverlardan iborat (5.5.2-rasmga qarang). Ushbu yondashuvning bir varianti disk almashishni taqozo etadi. Umumiy disklar bo'linadi va har bir klaster tuguniga bo'lim beriladi. Agar tugunlardan biri ishlamay qolsa, klasterni qayta sozlash mumkin, shunda uning umumiy disk qismiga kirish huquqlari boshqa tugunga o'tkaziladi. Shu bilan bir qatorda, har qanday tugun barcha umumiy disklardagi barcha bo'limlarga kirish huquqiga ega bo'lishi uchun bir nechta serverlar vaqt o'tishi bilan umumiy disklarga kirish huquqini baham ko'rishadi. Ushbu yondashuv serverlardan faqat bittasi istalgan vaqtda ma'lumotlarga kirishini ta'minlash uchun qandaydir qulflash mexanizmini talab qiladi. Klasterlar yuqori darajadagi mavjudlikni ta'minlaydi - ular bitta operatsion tizimga va umumiy xotiraga ega emas, ya'ni keshning muvofiqligi muammosi yo'q. Bundan tashqari, har bir tugundagi maxsus dasturiy ta'minot boshqa barcha tugunlarning sog'lig'ini doimiy ravishda kuzatib boradi. Ushbu boshqaruv har bir tugun tomonidan "Men hanuzgacha hushyorman" signalining vaqti-vaqti bilan yuborilishiga asoslanadi. Agar ma'lum bir tugundan signal kelmasa, unda bunday tugun ishlamay qolgan deb hisoblanadi; unga kiritish-chiqarish imkoniyatlari berilmaydi, uning disklari va boshqa manbalari (shu jumladan tarmoq manzillari) boshqa tugunlarga tayinlanadi va u bilan ishlaydigan dasturlar boshqa tugunlarda qayta ishga tushiriladi. Klasterli hisoblash tizimlarini qo’llanilish sohalari Klaster ishlash ko'lamlari, shuningdek tugunlar qo'shiladi. Klaster bir nechta alohida dasturlarni ishga tushirishi mumkin, ammo bitta dasturni masshtablash uchun uning qismlari xabar almashish orqali aloqa qilishlari kerak. Shunga qaramay, klaster tugunlari o'rtasidagi o'zaro ta'sirlar an'anaviy hisoblash tizimlariga qaraganda ancha uzoq davom etishini yodda tutish kerak. Tugunlar soni bo'yicha deyarli cheksiz o'sish qobiliyati va bitta operatsion tizimning etishmasligi klaster me'morchiligini nihoyatda kattalashtiradi. Yuzlab va minglab tugunlarga ega tizimlar muvaffaqiyatli qo'llanilmoqda. Klasterlarni ishlab chiqishda ikkita yondashuvni ajratish mumkin. Birinchi yondashuv kichik klaster tizimlarini yaratishdir. Klaster sinf kompyuterlari yoki laboratoriya ish joylari kabi mustaqil bo'linmalar sifatida ishlashni davom ettiradigan to'liq ishlaydigan kompyuterlarni birlashtiradi. Ikkinchi yondashuv - qudratli hisoblash manbalarini maqsadli ravishda yaratish. Kompyuter tizim birliklari ixcham joylashgan u maxsus javonlarda joylashgan bo'lib, tizimni boshqarish va vazifalarni bajarish uchun bitta yoki bir nechta to'liq funktsiyali kompyuterlar, xost kompyuterlari deb nomlanadi. Bunday holda, hisoblash tugunlarining kompyuterlarini grafik kartalar, monitorlar, disk drayvlar va boshqa atrof-muhit uskunalari bilan ta'minlashning hojati yo'q, bu tizim narxini sezilarli darajada pasaytiradi. Kompyuterlarni klasterga birlashtirish uchun ko'plab texnologiyalar ishlab chiqilgan. Hozirda eng keng qo'llaniladigan texnologiya - bu foydalanishga qulayligi va aloqa uskunalarining arzonligi sababli Ethernet. Biroq, buning uchun atayin yetarli bo'lmagan valyuta kursi to'lashi kerak. Aloqa operatsiyalarining ulushi katta bo'lgan ko'p protsessorli tizimlarda chiziqli algebra masalalarini echishga mo'ljallangan ScaLAPACK subroutine to'plamini ishlab chiquvchilar ko'p protsessorli tizimga qo'yiladigan talabni quyidagicha shakllantirishgan: "MB / s bilan o'lchangan ikkita tugun orasidagi protsessor almashinuvining tezligi kamida 1 / bo'lishi kerak. MFLOPS da o'lchangan hisoblash tugunining eng yuqori ko'rsatkichi 10 ". Klaster topologiyalari Ikki-to'rtta tugundan tashkil topgan "kichik" klasterlar uchun tipik topologiyalarni ko'rib chiqing. Download 20.51 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: |
ma'muriyatiga murojaat qiling