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文檔簡介
1、體系論文爭辯銷售信 bilantian銷售信 bilantian引言一個銀行需求一臺主機用來存放一切的數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)需求在即使地震,機房倒塌,也要保證一切的遠程訪問都能到達,我們需求什么?一個小公司剛起步時需求一個效力器,但是由于資金有限,只能購買相對數(shù)量和性能都較差的多處置機,但是不排除以后會對其進展擴展和晉級,我們需求什么?如今他試圖處理一個數(shù)學上的難題,一個需求進展數(shù)億次上的計算,但是他又無力購買一個超級計算機,此時他會怎樣辦?標題主標題:多處置計算機導論副標題:淺談集群計算機技術(shù)王上丹 姚雯時間:2006年6月內(nèi)容摘要摘要: 運用計算機集群系統(tǒng)進展并行計算是一種既經(jīng)濟又高效的處理方法,
2、開發(fā)資源豐富,本錢低廉。隨著運用程序和各種計算對計算機性能要求的不斷提高,集群系統(tǒng)將成為有效處理這以問題的可行的途徑。本文主要經(jīng)過對集群系統(tǒng)設計原理,需求處理的問題,軟硬件需求等的分析和研討來學習體系構(gòu)造中集群計算系統(tǒng)以及分布式計算的相關(guān)知識,并希望經(jīng)過這樣的學習,可以更好的了解和學習體系構(gòu)造中的相關(guān)知識。目 錄摘要及關(guān)鍵詞概述集群計算技術(shù)簡介集群計算機的體系構(gòu)造和設計原理集群技術(shù)的開展與挑戰(zhàn)終了語選題選標題的:選擇集群技術(shù)作為本論文的研討對象,主要是希望對其的學習可以對多處置機的系統(tǒng)有所了解,以集群系統(tǒng)為主,研討高性能和高擴展性以及高可用性計算機。背景引見:早在20世紀60年代,IBM公司就
3、提出了集群計算機的概念,但是當時的計算機硬件技術(shù)以及制造業(yè)的落后,使得集群計算機只能停留在藍圖上,但是到了80年代,隨著計算機產(chǎn)業(yè)的飛速開展,集群系統(tǒng)才開場漸漸進入研討室,進入工廠,如今,集群計算機以其高的性價比獲得市場的認可,因此成為目前市場的主流。相關(guān)概念引見集群技術(shù)集群是一種并行或分布式多處置系統(tǒng),該系統(tǒng)由兩個或多個計算機簡稱為節(jié)點經(jīng)過網(wǎng)絡銜接而成。節(jié)點可以是一臺PC機,也可以是任務站或者SMP,分別構(gòu)成PC集群,任務站集群,SMP集群。每一個節(jié)點都由單獨的處置器、主存儲器、輔助存儲器、I/O接口及操作系統(tǒng)??梢詥为殘?zhí)行串行運用程序,也可以作為集群中的一個節(jié)點執(zhí)行并行的運用程序,協(xié)同完成
4、并行義務。相關(guān)概念引見高可用性計算集群技術(shù):是指以減少效力中斷宕機時間為目的的效力器集群技術(shù)。 高性能計算集群技術(shù) :是指以提高科學計算才干為目的計算機集群技術(shù) 。高可擴展性集群技術(shù):是帶平衡戰(zhàn)略算法的效力器群集 。負載平衡群集 :在多節(jié)點之間按照一定的戰(zhàn)略算法分發(fā)網(wǎng)絡或計算處置負載。負載平衡建立在現(xiàn)有網(wǎng)絡構(gòu)造之上,它提供了一種廉價有效的方法來擴展效力器帶寬,添加吞吐量,提高數(shù)據(jù)處置才干,同時又可以防止單點缺點。集群計算機體系構(gòu)造粗略圖 集群中間件Pc/任務站處置器,存儲器,I/O,操作系統(tǒng)等Pc/任務站處置器,存儲器,I/O,操作系統(tǒng)等Pc/任務站處置器,存儲器,I/O,操作系統(tǒng)等高 速 網(wǎng)
5、 絡串行程序并行程序下文中將進展詳細的論述內(nèi)容引見集群架構(gòu)資源管理和負載平衡集群硬件集群中間件集群軟件平臺集群的三大技術(shù)技術(shù)支持負載平衡算法集群計算機的挑戰(zhàn)和開展集群架構(gòu)目前常見的集群架構(gòu)有兩種:Web/Internet Cluster System 和平行運算Parallel Algorithms Cluster System。前者主要將資料放置在不同的主機上,亦即由多部主機同時擔任一項效力;后者將同一個運算的任務,交給整個Cluster 里面的一切的CPU來進展同步運算,由于運用到多個CPU的運算才干,所以可以加快運算的速度。資源管理和負載平衡資源包括CPU,存儲設備,I/O等管理與調(diào)度:
6、是集群計算技術(shù)中一個非常重要的方面,從系統(tǒng)的角度來看,集群系統(tǒng)的資源運用率是最重要的問題。系統(tǒng)資源運用越高,闡明系統(tǒng)的吞吐才干越大,資源共享的效果也越好。負載平衡的實現(xiàn)機制有兩種:初始放置或者遠程執(zhí)行,初始放置技術(shù)是當進程在某一個計算節(jié)點產(chǎn)生時,根據(jù)負載平衡的要求將進程轉(zhuǎn)移到其它的節(jié)點遠程執(zhí)行的方法。集群硬件集群中間件 集群中間件處于節(jié)點操作系統(tǒng)與用戶環(huán)境之間,它與操作系一致同為一切的節(jié)點提供訪問系統(tǒng)資源的各種途徑,集群系統(tǒng)的設計目的集中表達在支持運用程序的資源管理,系統(tǒng)可擴展性和可用性的完全透明。中間件應提供以下主要效力:獨一地址空間: 獨一用戶界面: 獨一的進程空間: 檢查點設置:除此以外
7、,還包括單點管理和控制、獨一虛擬網(wǎng)絡,獨一文件層次等功能。 集群軟件平臺操作系統(tǒng)Linux操作系統(tǒng)Solaris操作系統(tǒng)Windows NT操作系統(tǒng)編程環(huán)境集群中的每一個用戶可以運用不同的編程工具,開發(fā)和調(diào)試本人的分布式成熟,因此,集群環(huán)境應該包括接口,API和傳統(tǒng)開發(fā)工具等等,共同為用戶提供豐富的開發(fā)環(huán)境。PVM:并行虛擬機。 MPI:音訊傳送接口。 例子,M 集群的三大技術(shù)高可用性集群技術(shù)High Availability Cluster (HA Cluster) 高性能計算集群技術(shù)High Performance Computing Cluster (HPC Cluster)高可擴展性集
8、群技術(shù)技術(shù)支持負載平衡算法 負載平衡的作用就像輪番值日制度,把義務分給大家來完成,以免讓一個人過度勞累。但是與輪番值日制度不同的是,負載平衡是一種動態(tài)平衡,它經(jīng)過一些工具實時地分析數(shù)據(jù)包,掌握網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)流量情況,把義務理分配出去。對于不同的運用環(huán)境如電子商務網(wǎng)站,它的計 算負荷大;再如網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫運用,讀寫頻繁,效力器的存儲子系統(tǒng)系統(tǒng)面臨很大壓力;再如視頻效力運用,數(shù)據(jù)傳輸量大,網(wǎng)絡接口負擔重壓。,運用的平衡戰(zhàn)略(算法)是不同的。 所以平衡戰(zhàn)略算法也就有了多種多樣的方式,廣義上的負載平衡既可以設置專門的網(wǎng)關(guān)、負載平衡器,也可以經(jīng)過一些公用軟件與協(xié)議來實現(xiàn)。在OSI七層協(xié)議模型中的第二數(shù)據(jù)鏈路層
9、、第三網(wǎng)絡層、第四傳輸層、第七層運用層都有相應的負載平衡戰(zhàn)略算法,在數(shù)據(jù)鏈路層上實現(xiàn)負載平衡的原理是根據(jù)數(shù)據(jù)包的目的MAC地址選擇不同的途徑;在網(wǎng)絡層上可利用基于IP地址的分配方式將數(shù)據(jù)流疏通到多個節(jié)點;而傳輸層和運用層的交換Switch,本身便是一種基于訪問流量的控制方式,可以實現(xiàn)負載平衡。 技術(shù)支持負載平衡算法目前,基于平衡算法主要有三種:輪循Round-Robin、最小銜接數(shù)Least Connections First,和快速呼應優(yōu)先Faster Response Precedence。輪循算法,就是未來自網(wǎng)絡的懇求依次分配給集群中的效力器進展處置。最小銜接數(shù)算法,就是為集群中的每臺效
10、力器設置一個記數(shù)器,記錄每個效力器當前的銜接數(shù),負載平衡系統(tǒng)總是選擇當前銜接數(shù)最少的效力器分配義務。 這要比輪循算法好很多,由于在有些場所中,簡單的輪循不能判別哪個效力器的負載更低,也許新的任務又被分配給了一個曾經(jīng)很忙的效力器了。快速呼應優(yōu)先算法,是根據(jù)群集中的效力器形狀CPU、內(nèi)存等主要處置部分來分配義務。 這一點很難做到,現(xiàn)實上到目前為止,采用這個算法的負載平衡系統(tǒng)還很少。尤其對于硬件負載平衡設備來說,只能在TCP/IP協(xié)議方面做任務,幾乎不能夠深化到效力器的處置系統(tǒng)中進展監(jiān)測。但是它是未來開展的方向。集群計算的開展和挑戰(zhàn)面臨的挑戰(zhàn)分布式計算式程序指那些相對適宜進展分布式計算的程序的開發(fā)和
11、普及。 集群中的網(wǎng)絡傳輸速率的提高。技術(shù)的推行和普及開展的趨勢目前的情況未來的開展2003年統(tǒng)計數(shù)據(jù)一2003年統(tǒng)計數(shù)據(jù)二2003年統(tǒng)計數(shù)據(jù)三2003年統(tǒng)計數(shù)據(jù)四未來的開展一64位系統(tǒng)逐漸成為主流種商業(yè)化的高速互連網(wǎng)絡SAN系統(tǒng)作為集群的存儲設備科學計算大規(guī)模模擬運用三維網(wǎng)格模擬運用所需的內(nèi)存可以隨便突破2GB生物信息學基因拼接等運用需求大量的內(nèi)存,實踐運用中內(nèi)存缺乏是主要問題之一素數(shù)運算需求用到大量64位整數(shù)運算和大內(nèi)存未來的開展二商業(yè)運用海量數(shù)據(jù)處置DB in memory媒體播放效力器大內(nèi)存高內(nèi)存帶寬減少訪問磁盤次數(shù),可將性能提高近一個數(shù)量級引發(fā)新的設計理念現(xiàn)有的很多算法是基于內(nèi)存缺乏設
12、計的,因此很多精神破費在用時間換取空間上64位系統(tǒng)提供了訪問更大內(nèi)存的時機,因此很多運用能夠要基于新的理念進展設計,以獲得64位所帶來的益處并非一切用戶都需求如今就轉(zhuǎn)向64位代碼膨脹,性能反而能夠會下降需求根據(jù)本人的運用特性來分析能否需求2GB以上的內(nèi)存能否有大量64位整數(shù)運算題外話2003年一年,全美總計被淘汰的pc數(shù)量是4000萬臺,這些pc不是由于部件損壞,而是由于性能的落后而被淘汰。中國2004年淘汰的pc數(shù)量為350萬臺。Pc電腦的平均生命周期從20世界末的5年到如今3年,性能的不斷提高,呵斥了許多電子資源的浪費。由于被淘汰的pc很多沒有被很好的處置,這些pc不光呵斥了資源的浪費也成
13、為電子污染物。想象!假設他可以經(jīng)過兩臺性能普通的電腦來到達一臺性能很強的電腦,這樣的方式能否可以比較好的處理這樣的局面,所以集群計算機技術(shù)有其非常強大的優(yōu)勢。合理地普及這樣的技術(shù),可以節(jié)省很多的資源,并且提高pc利用率。終了語高性能計算集群綜合了多臺計算結(jié)或節(jié)點的計算才干,集群的存儲空間在各個節(jié)點上聚集了宏大的資源。經(jīng)過一種有效的方式來開發(fā)和利用這些分布式的資源,我們可以將可以開發(fā)出超高性能的計算機系統(tǒng)。而運用何種方式來有效的利用這些資源成為了集群系統(tǒng)開展中的一大挑戰(zhàn)。隨著科技的不斷開展,集群系統(tǒng)和公用的并行計算機之間的差距會越來越小,而集群系統(tǒng)又比公用并行計算機有著更多的優(yōu)點,這是一種更為經(jīng)
14、濟的方法,并且一定意義上可以充分利用那些已被淘汰的計算機,不但減少了很多污染還節(jié)省了很多資源。不能發(fā)現(xiàn),不久的未來,集群計算機必將成為未來的超級計算機,也必然將成為未來高性能計算機的主角。收獲和缺乏收獲:經(jīng)過這次論文,對論文的格式規(guī)范和行文要求有了一定的了解,為以后的論文撰寫作了預備。經(jīng)過對集群系統(tǒng)的學習,對集群系統(tǒng)有了一個全面的了解,擴展本人的知識面。在整個論文的過程中,經(jīng)過資料的整理,提高了本人的學習和搜索才干。收獲和缺乏缺乏:選題的時候不夠慎重并且目的性不明確,導致了最后由于面太廣成了科普文。并不像學術(shù)論文。資料的來源要找最新的學術(shù)文章,防止找老資料,由于技術(shù)和學科都會變化。要多和其他的同窗,教師交流,可以得到很多珍貴的
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