Кластерные структуры

Это наиболее перспективные структуры эксплуатации современных ЭВМ.

Кластер – это совокупность объединенных компьютеров (узлов), управляемых и используемых, как единое целое. Каждый узел кластера может быть однопроцессорным или многопроцессорным. В классической схеме при работе с приложениями все узлы разделяют внешнюю память на массиве жестких дисках. Кроме этого, в узлах кластера собственные жесткие диски используются индивидуально для реализации внутренних нужд узла.

Территориально узлы кластера могут располагаться не компактно, а быть рассредоточены по разным этажам и зданиям учебного или научного городка. Для связи узлов кластера в единый вычислительный ресурс используются высокоскоростные линии связи.

Основными целями кластера являются обеспечение:

· высокой доступности и отказоустойчивость,

· распределением нагрузки,

· повышения производительности.

Высокая доступность и отказоустойчивость обеспечивается избыточными процессорами, гарантирующими доступность при отказе отдельных серверов.

В кластерах предусматриваются системы контроля и возможность быстрой конфигурации системы с заменой неисправных узлов.

Распределение нагрузкистроится на обработке отдельных запросов и выделении для них свободных процессоров. Для этого один или несколько узлов выделяется для приема запросов, которые динамически перенаправляют эти запросы на обработку в остальные узлы.

Повышение производительности производится за счет разбиения задач на параллельно выполняемые потоки на разных узлах. Для разбиения задач на параллельно выполняемые потоки используются специальные программные системы.

Начало разработки кластеров относится к 1970-м годам. Основой реализации и дальнейшего развития кластеров являются совершенствование способов быстрой связи между узлами (реально используются протоколы TCP/IP) и стандарты методов распараллеливания программ.

Периодом становления кластеров считается годы с 1970г. по 1984г., когда aкорпорация DEC построила свой VAX-кластер на основе ОС VAX/VMS.

В кластерах этой фирмы используются одни из самых современных процессоров, таких как Alpha и Itanium.

Grid системы. Название системы Grid трактуется как решетка (сеть). Имеется в виду об"единение вычислительных кластеров разных фирм в сеть, с использованием интернет-технологий. Первоначально целью такого об"единения ставилась задача повышения эффективности использования кластеров за счет их "сдачи в наем" в вечернее и ночное время фирмам, расположенных в других временных поясах (т.е. представлять вычислительные услуги кластерных систем других фирмам, для сокращения простоев оборудования в ночное и вечернее время). Но в качестве средств связи уже изначально предполагалось использование технологии HTML.

Это в корне меняет дело.

С внедрением Grid систем интернет приобретает новые качества услуг, а именно вычислительные услуги большой производительности, что в корне изменит технологию и средства расчетов.

Вопросы для самопроверки:

1. Определение кластера.

2. Основные цели использования кластеров,

3. Стратегия распределения нагрузки в кластере.

4. Определение Grid-системы