基于linux的集群系统的应用研究

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1、级的，能提供较好的服务质量的web服务器的解决方案。Platform公司开发的高可用性集群系统Lsf提供了分布式集群系统的解决方案，通过将物理上分离的多个集群连接在一起使使多个同构或异构的计算机能够通过局域网或广域网共享计算资源，并能够为用户提供对资源的透明访问。高性能集群系统MOSIX为Linux核心增添了集群计算的功能。在MOSIX集群环境中，用户无需对应用程序进行修改，或将应用程序与库连接起来，或将应用程序分配到不同的节点上运行。MOSIX会自动将这些工作透明地交给别的节点来执行。日本的F5公司开发出了高可用性集群BIG-IP，它是使用于本地网络站点或数据中心的高可用的、智能化的负载

2、平衡产品，它提供了对网络流量的自动和智能的管理。与前几种集群系统不同的是，BIG-IP向用户提供的是一个即插即用设备，而其它的提供的都是软件方法。IBM、Microsoft和Intel于2000年7月联合发布了一种高可用性服务器集群软件及硬件包，这种服务器集群的配置包括32台IBMNetfinity8500R及IntelPentiumⅢXeon处理器，运行IBM的DB2UniversalDatabase和MicrosoftWindows2000AdvancedServer操作系统，每分钟可以执行440879次交易。这套系统面向数据密集的应用，特别是B2B、电子商务和企业资源规划领域。在科学

3、计算领域中，人们开始把注意力投向通过普通PC机或工作站的集群来代替昂贵的超级计算机。比较成功的例子是高性能集群系统Beowulf，它最初是由NASA的GoddardFlightCenter进行开发的，主要目的是支持大规模的科学计算问题，如地球和太空科学面临的一些计算问题。国内也有不少公司进行了集群系统的研究和开发工作。联想公司在1999年9月推出了用于分布式高性能计算的NS10000高性能集群服务器，该系统是一个四节点的系统，主要基于联想万全4500R服务器，以总体成本相对较低的设备组合，足以替代传统RISC小型机和中型机的工作，而价格仅为市场上同等性能小型机的1/4-1/2。朗新公司也推

4、出了类似于Turbocluster的高可用性集群系统LongShine-4-ClusterServer。1999年9月20日，中国第一家专业面向Linux高端应用市场的集群网络有限公司推出了国内首例Linux安全集群系统。它是国内第一个通过公安部认证的安全Linux系统，而其集群技术也已应用于诸多国际著名网站，如Linux的门户www.linux.com、英国国家JANETCache网、奥地利的入口站点和瑞士电信等。其核心代码也已被纳入美国RedHatLinux发布版的核心。中国自主开发研制的集群式高性能计算机集群系统“自强2000-SUHPCS”于2000年9月在上海大学问世。这一系统的

5、峰值速度达到每秒3000亿次浮点操作。是当前中国国内集群式高性能计算机系统中速度最快的。1.3论文的主要工作本文研究并实现了一个基于Linux的集群系统，主要工作如下：(1)分析了国内外集群技术的研究现状。(2)研究了基于MPI并行程序设计。(3)深入地分析了UbuntuLinux8.04内核源码，系统调用，函数调用等。(4)实现了一个基于Linux的集群系统，并对本系统的各个模块进行了研究与设计。(5)对本系统进行了健壮性设计，使其更可靠。(6)将本系统应用于基于内容的快速图像检索，以检验其性能。-5-2并行计算机系统研究1.3并行计算机常见系统结构及特点分析目前，并行计算机系统[5]的

6、常见系统结构有共享内存对称多处理器系统(SMP)、分布式大规模多处理器系统(MPP)、分布共享存储器多处理机系统（DSM）、集群系统(Clusters)几种。下面分析各系统的特点。2.1.1共享内存对称多处理器系统SMPSMP(SymmetricalMultiProcessing)是指在一台计算机上汇集多个CPU，各CPU之间共享内存以及总线结构，可同时处理不同任务的计算机结构,如图2-1所示。在这种结构中，一台计算机不再由单个CPU组成，而同时由多个处理器运行操作系统的单一副本，并共享内存和其他资源。系统将任务队列对称的分布于多个CPU之上，从而极大的提高了整个系统的数据处理能力。所有的

7、处理器都可以平等的访问内存、I/O和外部中断。在对称多处理器系统中，系统资源被系统中所有的CPU共享，工作负载能够均匀的分配到所有可用处理器上。图2-1共享内存对称多处理器系统Fig2-1symmetricalmultiprocessingsystem2.1.2分布式大规模多处理器系统MPPMPP(MassivelyParallelProcessing)是指使用数个拥有独立内存空间的CPU构成的，同时执行一个任务的计算机