Oliy ta’lim,fan va innovatsiyalar vazirligi muhammad al-xorazimiy nomidagi toshkent axborot texnologiyalari universiteti

Klaster hisoblash tizimlari MPA tizimlari arxitekturasiga kiritilgan g'oyalar rivojlanishining davomiga aylandi. Agar MPA tizimida protsessor moduli to'liq hisoblash tugunlari vazifasini bajarsa, klaster tizimlarida bunday hisoblash tugunlari sifatida tijoratda mavjud bo'lgan kompyuterlar qo'llaniladi. Aloqa texnologiyalarining rivojlanishi, ya'ni yuqori tezlikning paydo bo'lishi tarmoq uskunalari va maxsus dasturiy ta'minot kutubxonalari, masalan, MPI (Message Passing Interface), ular standartga muvofiq xabarlarni uzatish mexanizmini amalga oshiradilar. tarmoq protokollari, klaster texnologiyalarini ommaga ochiq qildi. Hozirgi vaqtda laboratoriya yoki sinfda kompyuterlarning hisoblash quvvatini birlashtirish orqali ko'plab kichik klaster tizimlari yaratilmoqda.
Klaster texnologiyalarining jozibador xususiyati shundaki, ular talab qilinadigan ko'rsatkichlarga erishish uchun heterojen tizimlarni yaratishga, ya'ni bir xil kompyuterlarni birlashtirishga imkon beradi. har xil turdagi shaxsiy kompyuterlardan tortib kuchli superkompyuterlargacha. Klaster texnologiyalaridan superkompyuter sinfidagi tizimlarni yaratish vositasi sifatida keng foydalaniladi tarkibiy qismlar ommaviy ishlab chiqarish, bu kompyuter tizimining narxini sezilarli darajada kamaytiradi. Xususan, 1998 yildagi birinchi loyihalardan biri 25 ta dual-protsessorli shaxsiy protsessor asosida bir necha million dollarlik 48 protsessorli Cray T3D protsessoriga ekvivalent unumdorlikka ega tizim yaratilgan Cost-effective Computing Array (COCOA) bo'ldi. umumiy qiymati taxminan 100 000 dollar bo'lgan kompyuterlar. .
Penn State universitetining aerokosmik muhandislik professori Layl Longning fikricha, nisbatan arzon klasterli hisoblash tizimlari ilmiy tashkilotlarda qimmat superkompyuterlarga muqobil bo'lib xizmat qilishi mumkin. Uning rahbarligida universitetda COCOA klasteri qurildi. Mazkur loyiha doirasida 25
DELL tayanch stantsiyalari, har biri ikkita Pentium II/400 MGts protsessorlari, 512 MB tasodifiy kirish xotirasi, 4 GB qattiq disk SCSI disk va tarmoq adapteri tez Ethernet. Tugunlar bitta kengaytirish moduliga ega 24 portli Baynetworks 450T kaliti yordamida ulanadi. Oʻrnatilgan dasturiy ta'minot RedHat Linux operatsion tizimini, Portlend guruhining Fortran 90 va HPF kompilyatorlarini, MPI - Xabarlarni o'tkazish interfeysi Chameleon (MPICH) ning erkin qayta taqsimlanishini va DQS navbat tizimini o'z ichiga oladi.
38-Aerokosmik fanlar yig'ilishi va ko'rgazmasida taqdim etilgan maqolada Long turli joylarda vertolyot shovqin darajasini bashorat qilish uchun foydalaniladigan hisoblash yukini muvozanatlash dasturining parallel versiyasini tasvirlaydi. Taqqoslash uchun, bu hisoblash dasturi 512 nuqtada shovqinni hisoblash uchun uch xil 48 protsessorli kompyuterda ishladi. Hisoblash Cray T3E tizimida 177 soniya, SGI Origin2000 tizimida 95 soniya va COCOA klasterida 127 soniya davom etdi. Shunday qilib, klasterlar ushbu sinf muammolari uchun juda samarali hisoblash platformasi hisoblanadi.
Klaster tizimlarining superkompyuterlardan afzalligi shundaki, ularning egalari yirik superkompyuter markazlaridagi kabi protsessor vaqtini boshqa foydalanuvchilar bilan bo‘lishishlari shart emas. Xususan, COCOA yiliga 400 ming soatdan ortiq protsessor vaqtini ta'minlaydi, superkompyuter markazlarida esa 50 ming soatni olish qiyin bo'lishi mumkin.
Albatta, bu tizimlarning to'liq ekvivalentligi 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 - xabar yuborishdagi kechikish vaqti va. o'tkazish qobiliyati- axborot uzatish tezligi. Masalan, Cray T3D kompyuteri uchun bu parametrlar mos ravishda 1 mks va 480 Mb/s, kommutatsiya vositasi sifatida Fast Ethernet tarmog'i ishlatiladigan klaster uchun esa bu parametrlar 100 mks va 10 Mb/s ni tashkil qiladi. Bu qisman superkompyuterlarning juda yuqori narxini tushuntiradi. Ko'rib chiqilayotgan klaster kabi parametrlar bilan etarli darajada ko'p sonli protsessorlarda samarali hal qilinishi mumkin bo'lgan vazifalar unchalik ko'p emas.
Yuqorida aytilganlarga asoslanib, biz ta'rif beramiz: klaster - bu yagona hisoblash resursi sifatida foydalaniladigan to'liq huquqli kompyuterlarning ulangan to'plami. Klaster tugunlari sifatida bir xil (bir hil klasterlar) va har xil (geterojen klasterlar) kompyuterlardan foydalanish mumkin. O'zining arxitekturasiga ko'ra, klasterli hisoblash tizimi erkin bog'langan. Klasterlar odatda oddiy 1 protsessorli shaxsiy kompyuterlar yoki 2 yoki 4 protsessorli SMP serverlar yordamida yaratiladi. Bunday holda, tugunlarning tarkibi va arxitekturasiga hech qanday cheklovlar qo'yilmaydi. Tugunlarning har biri o'z nazorati ostida ishlashi mumkin operatsion tizim. Eng ko'p ishlatiladigan standart operatsiya Linux tizimlari, FreeBSD, Solaris, Tru64 Unix, Windows NT.
Adabiyotda hisoblash tizimini klasterlash orqali erishilgan to'rtta afzallik qayd etilgan:
∙ mutlaq kengayish qobiliyati;
∙ miqyoslash imkoniyati;
∙ yuqori mavjudligi;
∙ narx / ishlash nisbati.
Keling, klasterli hisoblash tizimining yuqoridagi har bir xususiyatini tushuntirib beraylik.
Mulk mutlaq kengayish qobiliyati hisoblash quvvati bo'yicha hatto eng samarali yagona kompyuterlardan ham oshib ketadigan yirik klasterlarni yaratish mumkinligini anglatadi. Klaster o'nlab tugunlarni o'z ichiga olishi mumkin, ularning har biri ko'p protsessordir.
Stackable scalability xususiyati kichik qismlarga yangi tugunlarni qo'shish orqali klasterni o'stirish mumkinligini anglatadi. Shunday qilib, foydalanuvchi kerak bo'lganda uni kengaytirib, kichik tizimdan boshlashi mumkin.
Har bir klaster tuguni mustaqil kompyuter yoki tizim bo'lganligi sababli, tugunlardan birining ishlamay qolishi klaster ishlashining yo'qolishiga olib kelmaydi. Ko'pgina tizimlarda xatolarga chidamlilik dasturiy ta'minot tomonidan avtomatik ravishda qo'llab-quvvatlanadi.
Va nihoyat, klaster tizimlari superkompyuterlar uchun erishib bo'lmaydigan narsalarni ta'minlaydi. narx-sifat nisbati. Har qanday ko'rsatkichli klasterlar standart "qurilish bloklari" yordamida yaratilishi mumkin, shu bilan birga klasterning narxi pastroq bo'ladi.
ekvivalent qayta ishlash quvvatiga ega tungi kompyuter.
Shunday qilib, apparat darajasida klaster tarmoq orqali ulangan mustaqil hisoblash tizimlari yig'indisidir. Yechimlar Ethernet uskunasiga asoslangan oddiy yoki sekundiga yuzlab megabayt tezlikda ishlaydigan yuqori tezlikdagi tarmoqlar bilan murakkab bo'lishi mumkin.
Klasterning ajralmas qismi ixtisoslashtirilgan dasturiy ta'minot bo'lib, u bir yoki bir nechta tugunlar ishlamay qolganda hisob-kitoblarni yuritish vazifasini bajaradi. Bunday dasturiy ta'minot bir yoki bir nechta klaster tugunlari ishlamay qolganda hisoblash yukini qayta taqsimlaydi, shuningdek, tugundagi nosozlik bo'lsa, hisob-kitoblarni tiklaydi. Bundan tashqari, klasterda umumiy disklar mavjud bo'lsa, klaster dasturi bitta fayl tizimini qo'llab-quvvatlaydi.