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

Klasterli hisoblash tizimlarining to'liqroq tasviri tizimning asosiy funktsional xususiyatlarini aniqlaydigan ishlatiladigan klasterlash usullari bo'yicha klasterlarni tasniflash orqali berilgan:
∙ passiv ortiqcha bilan klasterlash;
∙ faol ortiqcha bilan klasterlash;
∙ mustaqil serverlar;
∙ barcha disklarga ulangan serverlar;
∙ umumiy disklarga ega serverlar.
Ortiqcha klasterlash eng qadimgi va ko'p qirrali usuldir. Serverlardan biri butun hisoblash yukini o'z zimmasiga oladi, ikkinchisi esa faol emas, lekin asosiy server ishlamay qolsa, hisob-kitoblarni qabul qilishga tayyor. Faol (yoki asosiy) server vaqti-vaqti bilan kutish (ikkilamchi) serverga yurak urishi haqida xabar yuboradi. Birlamchi serverning ishlamay qolishi hisoblangan yurak urishi xabarlari bo'lmasa, ikkinchi darajali server boshqaruvni o'z qo'liga oladi. Ushbu yondashuv mavjudlikni yaxshilaydi, lekin ishlashni yaxshilamaydi. Bundan tashqari, agar tugunlar o'rtasidagi aloqaning yagona shakli xabar almashish bo'lsa va ikkala klaster serverlari disklarni baham ko'rmasa, kutish serveri asosiy server tomonidan boshqariladigan ma'lumotlar bazalariga kirish huquqiga ega emas.
Klasterlar uchun passiv ortiqchalik kam uchraydi. "Klaster" atamasi faol ishtirok etadigan o'zaro bog'langan tugunlar to'plamini anglatadi hisoblash jarayoni va birgalikda bitta kuchli kompyuter illyuziyasini yaratish. Ushbu konfiguratsiya odatda faol ikkilamchi server tizimi deb ataladi va klasterlashning uchta usuli mavjud: mustaqil serverlar, disk almashishsiz serverlar va disk almashishga ega serverlar.
Birinchi usulda har bir klaster tuguniga o'z disklari bo'lgan mustaqil server sifatida qaraladi, tizimdagi disklarning birortasi ham umumiy foydalanilmaydi. Sxema yuqori mahsuldorlik va yuqori mavjudlikni ta'minlaydi, lekin barcha serverlardan muvozanatli va samarali foydalanishga erishish uchun mijoz so'rovlarini serverlarga taqsimlashni rejalashtirish uchun maxsus dasturiy ta'minotni talab qiladi. Ilovani bajarish jarayonida tugunlardan biri ishlamay qolsa, boshqa klaster tugunlari ushbu ilovani ushlab turishi va tugatishi kerak. Buni amalga oshirish uchun tizimdagi ma'lumotlar doimiy ravishda zaxiralanishi kerak, shunda har bir server tizimdagi barcha eng so'nggi ma'lumotlarga kirish huquqiga ega. Ushbu xarajatlar tufayli yuqori mavjudlik faqat yo'qolgan mahsuldorlik hisobiga erishiladi.
Aloqa xarajatlarini kamaytirish uchun ko'pchilik klasterlar hozirda ulangan serverlardan iborat umumiy disklar, odatda disk bilan ifodalanadi RAID massivi(5.5.2-rasmga qarang).
Ushbu yondashuvning bir versiyasi shuni ko'rsatadi almashish disklar ishlatilmaydi. Birgalikda disklar qismlarga bo'linadi va har bir klaster tuguniga o'z bo'limi ajratiladi. Agar tugunlardan biri ishlamay qolsa, klasterni umumiy disk bo'limiga kirish huquqlari boshqa tugunga o'tkazilishi uchun qayta sozlash mumkin.
Shu bilan bir qatorda, har qanday tugun barcha umumiy disklarning barcha bo'limlariga kirish huquqiga ega bo'lishi uchun bir nechta serverlar umumiy disklarga kirish huquqini o'z vaqtida bo'lishadi. Ushbu yondashuv serverlardan faqat bittasi istalgan vaqtda ma'lumotlarga kirish huquqiga ega bo'lishini ta'minlash uchun qandaydir qulflash mexanizmini talab qiladi.
Klasterlar yuqori darajadagi mavjudlikni ta'minlaydi - ularda bitta operatsion tizim va umumiy xotira yo'q, ya'ni kesh kogerentligi muammosi yo'q. Bundan tashqari, har bir tugundagi maxsus dasturiy ta'minot boshqa barcha tugunlarning ishlashini doimiy ravishda kuzatib boradi. Bu boshqaruv har bir tugun tomonidan davriy ravishda "Men hali uyg'oqman" signalini yuborishga asoslangan. Agar ma'lum bir tugundan signal olinmasa, u holda bunday tugun ishdan chiqqan deb hisoblanadi; unga kiritish-chiqarishni amalga oshirish imkoniyati berilmaydi, uning disklari va boshqa resurslari (jumladan, tarmoq manzillari) boshqa tugunlarga qayta tayinlanadi va unda ishlaydigan dasturlar boshqa tugunlarda qayta ishga tushiriladi.
Klaster ishlash shkalalari, shuningdek, tugunlar qo'shiladi. Klaster bir nechta individual ilovalarni ishga tushirishi mumkin, ammo bitta ilovani masshtablash uchun uning qismlari xabar almashish orqali bog'lanishini talab qiladi. Biroq, klaster tugunlari orasidagi o'zaro ta'sirlar an'anaviy hisoblash tizimlariga qaraganda ancha ko'proq vaqt talab qilishini e'tiborsiz qoldirib bo'lmaydi. Tugunlar sonining deyarli cheksiz o'sishi va yagona operatsion tizimning yo'qligi klaster arxitekturasini nihoyatda kengaytiriladigan qiladi. Yuzlab va minglab tugunlarga ega tizimlar muvaffaqiyatli qo'llanilmoqda.
Klasterlarni ishlab chiqishda ikkita yondashuvni ajratib ko'rsatish mumkin. Birinchi yondashuv kichik klaster tizimlarini yaratishdir. Klaster sinf kompyuterlari yoki laboratoriya ish stantsiyalari kabi mustaqil birliklar sifatida ishlashda davom etadigan to'liq xususiyatli kompyuterlarni birlashtiradi. Ikkinchi yondashuv - maqsadli ravishda kuchli hisoblash resurslarini yaratish. Tizim bloklari kompyuterlar ixcham tarzda joylashtirilgan
Ular maxsus stendlarda joylashgan bo'lib, tizimni boshqarish va vazifalarni bajarish uchun asosiy kompyuterlar deb ataladigan bir yoki bir nechta to'liq xususiyatli kompyuterlar ajratilgan. Bunday holda, hisoblash tugunlari kompyuterlarini grafik kartalar, monitorlar, disk drayvlar va boshqalar bilan jihozlashning hojati yo'q. periferik uskunalar bu tizimning narxini sezilarli darajada kamaytiradi.
Kompyuterlarni klasterga birlashtirish uchun ko'plab texnologiyalar ishlab chiqilgan. Hozirgi vaqtda eng ko'p qo'llaniladigan texnologiya Ethernet bo'lib, u foydalanish qulayligi va aloqa uskunalarining arzonligi bilan bog'liq. Biroq, buning uchun almashinuv tezligi etarli emasligi sababli to'lashingiz kerak.
Aloqa operatsiyalari ulushi katta bo'lgan ko'p protsessorli tizimlarda chiziqli algebra masalalarini echish uchun mo'ljallangan ScaLAPACK kichik dasturlar paketini ishlab chiquvchilar ko'p protsessorli tizimga bo'lgan talabni quyidagicha ifodalaydilar: "Ikki tugun o'rtasidagi protsessorlararo almashinuv tezligi MB/s, MFLOPS da o‘lchanadigan hisoblash tugunining eng yuqori ko‘rsatkichi kamida 1/10 bo‘lishi kerak.”
Klaster topologiyalari
Keling, ikkitadan to'rttagacha tugunlardan iborat "kichik" klasterlar uchun xarakterli topologiyalarni ko'rib chiqaylik.
Klaster juftlari topologiyasi ikki yoki to'rt tugunli klasterlarni tashkil qilishda foydalaniladi (5.5.3-rasm). Tugunlar juft bo'lib guruhlangan, disk massivlari juftlikning bir qismi bo'lgan ikkala tugunga biriktirilgan va juftlikning har bir tugunida ushbu juftlikning barcha disk massivlariga kirish huquqi mavjud. Juftlik tugunlaridan biri ikkinchisi uchun zaxira sifatida ishlatiladi.
To'rt tugunli klaster juftligi ikki tugunli topologiyaning oddiy kengaytmasidir. Ikkala klaster juftligi ham boshqaruv va konfiguratsiya nuqtai nazaridan bir butun sifatida ko'rib chiqiladi.
Ushbu topologiyadan ma'lumotlar mavjudligi yuqori bo'lgan klasterlarni tashkil qilish uchun foydalanish mumkin, ammo xatoga chidamlilik faqat juftlikda amalga oshiriladi, chunki juftlikka tegishli axborotni saqlash qurilmalari boshqa juftlik bilan jismoniy aloqaga ega emas.

Oʻtish

klaster

klaster

klaster

klaster

Disk

Disk

Disk

Disk

5.5.3. Klaster juftlari topologiyasi
Topologiya + 1 ikkita, uch va to'rt tugunli klasterlarni yaratishga imkon beradi (5.5.4-rasm). Har bir disk massivi faqat ikkita klaster tuguniga ulanadi. Disk massivlari RAID1 (aks ettirish) sxemasiga muvofiq tashkil etilgan. Bitta server barcha disk massivlariga ulangan va boshqa barcha (asosiy yoki faol) tugunlar uchun zaxira sifatida xizmat qiladi. Kutish serveri istalgan faol tugunlar bilan tandemda yuqori mavjudlikni ta'minlash uchun ishlatilishi mumkin.
Topologiya yuqori ma'lumotlarga ega bo'lgan klasterlarni tashkil qilish uchun tavsiya etiladi. Ortiqchalik uchun bitta tugunni ajratish mumkin bo'lgan konfiguratsiyalarda ushbu topologiya faol tugunlarga yukni kamaytiradi va muvaffaqiyatsiz tugunning yukini ishlashni yo'qotmasdan kutish tugunida takrorlanishini ta'minlaydi. Har qanday asosiy tugun va kutish tugunlari o'rtasida nosozlikka chidamlilik ta'minlanadi. Shu bilan birga, topologiya global nosozliklarga chidamlilikni amalga oshirishga imkon bermaydi, chunki klasterning asosiy tugunlari va ularning axborotni saqlash tizimlari bir-biriga ulanmagan.
+ 1 topologiyasiga o'xshash × topologiyasi ikki, uch va to'rtta tugunli klasterlarni yaratishga imkon beradi, lekin undan farqli o'laroq, u ko'proq moslashuvchanlik va kengayish qobiliyatiga ega (5.5.5-rasm).

Oʻtish

klaster

klaster

klaster

klaster

Oʻtish

klaster

klaster

klaster

klaster

Oʻtish

Disk			Disk				Disk

Faqatgina ushbu topologiyada barcha klaster tugunlari barcha disk massivlariga kirish huquqiga ega, ular o'z navbatida RAID1 (ko'zgu) sxemasiga muvofiq qurilgan. Topologiyaning masshtabliligi tizimdagi ulanishlarni o'zgartirmasdan klasterga qo'shimcha tugunlar va disk massivlarini qo'shish qulayligida namoyon bo'ladi.