Четверг, 13.12.2018
VSSIT
Меню сайта
Мини-чат
К списку вопросов

Кластерные вычислительные системы.

Кластеризация – технология, с помощью которой несколько серверов, сами являющиеся вычислительными системами, объединяются в единую систему более высокого ранга для повышения эффективности функционирования системы в целом.

Кластер — группа компьютеров, объединённых высокоскоростными каналами связи и представляющая с точки зрения пользователя единый аппаратный ресурс.

Один из первых архитекторов кластерной технологии Грегори Пфистер (Gregory F. Pfister) дал кластеру следующее определение: «Кластер — это разновидность параллельной или распределенной системы, которая:

  1. состоит из нескольких связанных между собой компьютеров;
  2. используется как единый, унифицированный компьютерный ресурс».

Иными словами, кластер компьютеров представляет собой несколько объединенных компьютеров, управляемых и используемых как единое целое. Они называются узлами и могут быть одно- или мультипроцессорными. В классической схеме при работе с приложениями все узлы разделяют внешнюю память на массиве жестких дисков, используя внутренние дисковые накопители для специальных функций (например, системных).

Обычно различают следующие основные виды кластеров:

  1. Кластеры высокой доступности(High-availability clusters, HA)
  2. Кластеры распределения нагрузки (Load balancing clusters)
  3. Кластеры повышенной производительности(High-performance clusters, HPC)
  4. grid-системы

Кластеры высокой доступности:
Обозначаются аббревиатурой HA (англ. High Availability — высокая доступность). Создаются для обеспечения высокой доступности сервиса, предоставляемого кластером. Избыточное число узлов, входящих в кластер, гарантирует предоставление сервиса в случае отказа одного или нескольких серверов. Типичное число узлов — два, это минимальное количество, приводящее к повышению доступности. Создано множество программных решений для построения такого рода кластеров. В частности, для GNU/Linux, FreeBSD и Solaris существует проект бесплатного ПО Linux-HA.

Кластеры распределения нагрузки:
Принцип их действия строится на распределении запросов через один или несколько входных узлов, которые перенаправляют их на обработку в остальные, вычислительные узлы. Первоначальная цель такого кластера — производительность, однако, в них часто используются также и методы, повышающие надежность. Подобные конструкции называются серверными фермами. Программное обеспечение (ПО) может быть как коммерческим (OpenVMS Cluster, Platform LSF HPC, Sun Grid Engine, Moab Cluster Suite, Maui Cluster Scheduler), так и бесплатным (Linux Virtual Server, Mosix).

Кластеры повышенной производительности:
Обозначаются англ. аббревиатурой HPC (High performance cluster). Позволяют увеличить скорость расчетов, разбивая задание на параллельно выполняющиеся потоки. Используются в научных исследованиях. Одна из типичных конфигураций — набор серверов с установленной на них операционной системой Linux, такую схему принято называть кластером Beowulf. Для HPC создается специальное ПО, способное эффективно распределять задачу между узлами. Эффективные связи между серверами в кластере позволяют им поддерживать связь и оперативно обмениваться данными, поэтому такие кластеры хорошо приспособлены для выполнения процессов, использующих общие данные.

Системы распределенных вычислений (grid):
Такие системы не принято считать кластерами, но их принципы в значительной степени сходны с кластерной технологией. Их также называют grid-системами. Главное отличие — низкая доступность каждого узла, то есть невозможность гарантировать его работу в заданный момент времени (узлы подключаются и отключаются в процессе работы), поэтому задача должна быть разбита на ряд независимых друг от друга процессов. Такая система, в отличие от кластеров, не похожа на единый компьютер, а служит упрощенным средством распределения вычислений. Нестабильность конфигурации, в таком случае, компенсируется большим числом узлов.

В отличие от "мэйнфреймов" - суперкомпьютеров с традиционной архитектурой - кластер строится на базе массово выпускаемых компонентов и состоит из стандартных серверов - вычислительных узлов, объединенных высокопроизводительной системной сетью - интерконнектом. Кластерная архитектура решений предоставляет пользователям вычислительных систем с суперкомпьютерным уровнем производительности ряд существенных преимуществ:

  1. наиболее выгодное соотношение "цена/производительность"
  2. прекрасные возможности расширения: производительность кластера можно увеличить путем простого добавления стандартных вычислительных узлов
  3. высокая отказоустойчивость: при выходе из строя вычислительного узла его легко заменить без остановки системы
  4. простота обслуживания
  5. низкая стоимость владения (TCO)

Недостатки: задержки разработки и принятия общих стандартов; большая доля нестандартных и закрытых разработок различных фирм, затрудняющих их совместное использование; трудности управления одновременным доступом к файлам; сложности с управлением конфигурацией, настройкой, развёртыванием, оповещениями серверов о сбоях и т.п.

Форма входа
Поиск
Друзья сайта
Статистика
Copyright MyCorp © 2018
Создать бесплатный сайт с uCoz