Связь процессоров в кластерной системе

Типы кластеров.

Класс 1. Машина строится целиком из стандартных деталей, которые имеются в широкой программе. Это обусловливает низкие цены, простое обслуживание.

Класс 2. Система включает наряду со стандартными и эксклюзивные или не широко распространенные детали. Повышается производительность, но увеличивается и стоимость системы. Наиболее употребляемыми типами кластеров являются

1) системы высокой надежности

2) системы для высокопроизводительных вычислений

3) многопоточные системы.

При этом следует иметь в виду, что границы между этими типами достаточно условны. Кластеры для высокопроизводительных вычислений предназначены для параллельных расчетов. Разработка таких кластеров требует аккуратных согласований таких вопросов как инсталляция, эксплуатация и одновременное управление большим количеством компьютеров, технические требования параллельного и высокопроизводительного доступа к одному и тому же системному файлу и межпроцессорная связь между узлами и координация работы в параллельном режиме. Эта проблема проще всего решается при обеспечении обреза ОС для всей системы. Однако реализовать такую схему удается не всегда.

Многопоточные системы используются для обеспечения единого интерфейса к различным ресурсам, которые со временем могут наращиваться или сокращаться. Наиболее простой пример этого представляет группа Web-серверов.

Архитектура кластерной системы, т.е. способ соединения процессоров друг с другом, определяет ее производительность в большей степени, чем тип используемых процессоров. Критическим параметром, влияющим на производительность, является расстояние между процессорами.

Рассмотрим пример построения симметричной 16-процессорной системы, в которой все процессоры были бы равноправны. Самый простой способ соединения это плоская решетка 4х4. При этом максимальное количество связей между процессорами равно 6. Но теория говорит, что для эффективной работы таких связей должна быть не более 4. Для нахождения более комплектной конфигурации нужно решить задачу о нахождении фигуры имеющей максимальный объем при минимальной площади поверхности. В трехмерном пространстве такой фигурой является шар, но поскольку нужно построить узловую систему, то используют куб – если количество процессоров не более 8. Если же их, как в прошлом примере, 16, то можно использовать 4-х мерный гиперкуб, который получается из обычного путем сдвига и соединения вершин. Используются и другие топологии сетей связи: трехмерный тер, кольцо, звезда. Поскольку способ соединения процессов больше влияет на производительность кластерной системы чем тип процессов, то может оказаться рентабельным построение системы из большего числа дешевых процессоров, чем из меньшего числа дорогих. В кластерах как правило используются ОС стандартные для рабочих станций. Чаще всего свободнораспространяемые – Linux, Free BSD вместе со специальными методами параллельного программирования и балансировки нагрузки.

Дата добавления: 2014-01-06