53. Кластерные системы.

Кластер - это набор относительно слабосвязанных независимых узлов и систем, которые ведут себя как одно целое. В качестве уз­лов в кластере могут использоваться как однопроцессорные систе­мы, так и SMP-системы. Узлы кластера соединяются друг с другом, используя специализированные высокопроизводительные шины или обычные коммутационные сети. Компьютеры кластера взаи­модействуют таким образом, что для клиентов кластер выглядит, как если бы это был один высокопроизводительный сервер. Кла­стер, хотя и состоит из отдельных узлов, программируется и управ­ляется как единое целое.

Концепция кластерных систем впервые была предложена и реа­лизована компанией VAX, определившей ее как группу объеди­ненных между собой вычислительных машин, которая представля­ет собой единый узел обработки информации

Высокая пропускная способность кластера обусловлена воз­можностью параллельного выполнения заданий на нескольких его компьютерах. Возможность подключения к кластеру дополнитель­ных компьютеров позволяет увеличивать его вычислительную мощность.

Эффективность кластера определяется двумя важными его ком­понентами: высокоскоростным механизмом связи и системой про­граммного обеспечения, которая обеспечивает клиентам прозрач­ный доступ к системному сервису.

Преимущество кластерных систем по сравнению с другими МПВС заключается в возможности конфигурирования уникальных архитектур, обладающих высокой производительностью.

Кластеры могут быть образованы на основе двух или большего числа узлов, к которым обычно предъявляются следующие требо­вания:

- каждый узел кластера работает под управлением своей копии ОС, в качестве которой чаще всего используются UNIX, LINUX, NT, Solaris и др.;

- каждый узел кластера работает со своей копией приложения,

- узлы кластера разделяют пул таких ресурсов, как накопители на дисках и лентах.

Масштабируемость кластерных систем означает возможность наращивания мощности по мере необходимости и, поскольку кла­стер имеет модульную структуру, его масштабирование может осуществляться поэтапно путем добавления новых процессоров памяти, дисков и др. Возможны два подхода в масштабировании кластерных систем: вертикальное и горизонтальное. Вертикальное масштабирование осуществляется добавлением памяти, новых процессоров и адаптеров в узлы кластера. Горизонтальное масшта­бирование состоит в расширении системы за счет добавления но­вых узлов, внешней памяти и распределения нагрузки между ними.

Кластеры могут быть образованы из разного типа узлов (ком­пьютеров), представляя гетерогенные кластерные системы, а также и из однотипных узлов (компьютеров), образуя гомогенные кла­стерные системы.

54. MPP-системы.

ММР система представляет собой слабосвязанную систему, со­стоящую из многочисленных вычислительных узлов, объединяе­мых коммутационной средой и обменивающимися сообщениями. Это крупномасштабные системы с распределенной памятью. Об­щую память системы образуют локальные памяти, приданные каж­дому из процессоров, связанных между собой высокопроизводи­тельной сетью. Преимущество модели с распределенной памятью заключается в увеличении пропускной способности памяти, по­скольку большинство обращений может выполняться параллельно в локальную память в каждом узле.

Одна из особенностей в архитектуре ММР-систем состоит в том, каким образом осуществляется связь и какова логическая мо­дель памяти. Так как память физически распределена между про­цессорами, возможны два разных способа организации адресации этих локальных устройств памяти и связанные с ними два разных метода передачи данных между процессорами. В первом случае физически отдельные устройства образуют логически единое ад­ресное пространство. Это означает, что, хотя память физически распределена между узлами, она является общим логическим объ­ектом для всех узлов. Машины с такой структурой получили на­звание машин с распределенной разделяемой общей памятью - DSM (Distributed Shared memory). Системы с масштабируемой ар­хитектурой с разделяемой памятью, а также системы NUMA (Non Uniform Memory Access) - системы с неоднородным доступом к памяти.

Во втором случае адресное пространство состоит из отдельных адресных пространств, которые логически и физически не связаны друг с другом и доступ к которым неаппаратурно не возможен со стороны других процессоров. В такой машине каждый узел (про­цессор-память) представляет собой отдельный компьютер, поэтому такие машины часто называют многомашинными (Multicomputers).

С каждой из разновидностей моделей организации многопро­цессорных систем и соответственно организацией адресного про­странства связан свой механизм обмена, поддерживаемый аппа­ратными и программными средствами.

В настоящее время МРР архитектура ассоциируется с много­процессорной системой с распределенной памятью. Одним из при­знаков, по которому систему относят к МРР-архитектуре, является число процессоров - п. Строгой границы нет, но обычно считают, что при п > 128 - это уже наверняка МРР-система, а при п < 32-еще нет.

Системы МРР могут образовывать соединения, состоящие из многих тысяч процессоров. Конечно, приращение производитель­ности системы с ростом числа процессоров обычно убывает.

Преимущества МРР-структур особенно проявляются при парал­лельной обработке определенных приложений, в которых не требу­ется широкого совместного использования данных. Поэтому МРP-конфигурации обычно представляют системы, ориентированные на определенные классы приложений, и носят проблемно-ориентированный характер.