То - время отказа и восстановления системы, в течение которого она не могла выполнять свои функции

Другими словами, отдельные, независимые суперкомпьютеры вытесняются группами высокопроизводительных серверов, объединяемых в т.н. кластер.

Удобство построения кластерных ВС - возможность гибко регули­ровать необходимую производительность системы, подключая к кластеру с помощью специальных аппаратных и программных интерфейсов обычные серийные серверы до тех пор, пока не будет получен суперкомпьютер требуемой мощности. Кластеризация позволяет манипулировать группой серверов как одной системой, упрощая управление и повышая надежность.

Целями построения кластеров служат:

1. Улучшение масштабируемости (способность к наращиванию мощности) предусматривает, что все элементы кластера имеют аппа­ратную, программную и информационную совместимость, что дает возможность при добавлении новых процессоров, дисковых систем и пр. увеличить производительность и надежность системы.

2. Повышение надежности и готовности системы в целом обеспечивается избы­точностью, изначально заложенной в кластеры. Основой этого служит возможность каждого сервера кластера рабо­тать автономно, но в любой момент он может переключиться на вы­полнение работ другого сервера в случае его отказа.

Коэффициент готовности систем рассчитывается по формуле:

К_Т = Т_р1(Т_р+Т₀),

где Т_р - полезное время работы системы;

Большинство современных серверов имеет 99- процентную готов­ность (неработоспособность - около четырех дней в году). Готовность 99,9%, достигаемая обычно спаркойсерверов (основной плюс резервный), означает годовой простой около 500 мин., 99,999% - 5 мин., а 99,9999% - 30 сек.

Появление критически важных приложений в областях бизнеса, финансов, телекоммуникаций, здравоохранения и других требует обес­печения коэффициента готовности не менее чем т.н. «пятьдевяток» и даже выше.

3. Увеличение суммарной производительности кластера, объединя­ющего несколько серверов, обеспечивается автоматически. Каждый сервер кластера сам является достаточно мощной вычислительной системой, рассчитанной на вы­полнение им всех необходимых функций в части управления соответствующими сетевыми ресурсами. Свободные ресурсы такой системы можно использовать для выполнения каких-либо трудоемких вычислений. При этом стоимость создания подобных вычислительных кластеров очень мала, так как все их составные части работают в сети и только при необходимости образуют виртуальный (временный) вычислитель­ный комплекс.

Совокупные вычислительные мощности кластеров могут быть срав­нимы с мощностями суперЭВМ, и даже превышать их при неизмеримо меньшей стоимости, обеспечивая наилучшее соотношение производительность / стоимость.

Так например, фирма IBM еще в 2001 году представила одну из самых мощных кластерных систем ASCI White, содержащую 8192 микропроцессора IBM Power 3, основную память емкостью 6 Тбайт, дисковую память емкостью 160 Тбайт; общая производительность клас­тера 12,5 TFloPS (триллионов операций в секунду). Стоимость такой кластерной системы суще­ственно ниже по сравнению с локальными суперкомпьютерами, обеспечивающими ту же производительность.

4. Эффек­тивное перераспределение нагрузок между компьютера­ми кластера обеспечивается работой кластера под управлением единой операционной системы, что позволяет оперативно контролировать процесс вычислений. Управление такими проектами требует создания специального клиентского и серверного программного обеспечения, работающего в фо­новом режиме. Компьютеры при этом периодически получают зада­ния от сервера, включаются в работу и возвращают результаты об­работки.

5. Эффективное управление и контроль работы системы подразу­мевает возможность работы отдельно с каждым узлом, вручную или программно отключать узел для модернизации или ремонта с последующим возвращением его в работающий кластер. Это обеспечивает специализированноекластерное ПО, интегрированное в ОС серверов.

Различные фирмы реализуют разные подходы к реализации кластерных систем. Фирма разработала Sun 64- процессорную SMP - модель сер­вера. Фирма IBM разработала SMP - систему, построенную на 16 процессорах Itanium 2. Напротив, фирма Dell считает, что применение более восьми процессоров в SMP -структуре применять нецелесообразно из-за трудностей преодоления конфликтов при их обращении к общей оперативной памяти.

Большой интерес к построению кластеров проявляет фирма Microsoft. В связи с широкой популярностью операционных систем WindowsNT и выше, предназначенных для управления сетями крупных предприятий, разработаны различные варианты кластерного обес­печения, которое поддерживает до 16 и более узлов в кластере.

Как и у любой разрабатываемой технологии, у кластеризации имеются свои 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, развер­тыванием, оповещениями серверов о сбоях и т.п.

Дата добавления: 2014-01-14