【精品】机群系统

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1、海量管理资源免费下载！第六章机群系统第六章机群系统16.1引言26.1.1基本概念26.1.2体系结构36.2设计要点56.2.1可用性66.2.2单一系统映像96.2.3SolarisMC中的单一系统映像116.3作业管理156.3.1研究动机156.3.2作业管理系统156.3.3研究现状176.3.4负载共享程序196.4并行文件系统246.4.1数据的物理分布246.4.2高速缓存286.4.3数据预取306.4.4I/O接口326.5实例分析356.5.1BerkeleyNOW356.5.2IBMSP2系统406.6小结45习题46参考文献47从二十世纪九十

2、年代以来，处理器和网络的性能不断地迅速提高和价格的日益下降，使得并行计算日益从传统的超级计算平台如CrayT3E，转移到由一组高性能节点或工作站／PC机构成的称之为机群的计算平台上，从而机群成为构建可扩放并行计算机的一大趋势。机群在计算机界有很多称呼，其中松耦合的工作站／PC机群也被称为工作站机群COW（ClusterofWorkstation）或工作站网络NOW（NetworkofWorkstation）；而紧耦合的高性能服务器节点机群也被称为构筑高端大规模并行机的机群系统（如SP2和OptionRed）。本章我们在介绍机群基本概念的基础上，将对机群的设计要点，机群

3、上的作业管理系统以及机群并行文件系统分别进行讨论，并分析两个实例机群系统BerkeleyNOW和IBMSP2系统。管理资源吧·管理人自己的下载网站海量管理资源免费下载！6.1引言6.1.1基本概念1.机群发展背景和特点机群是一组独立的计算机（节点）的集合体，节点间通过高性能的互连网络连接；各节点除了可以作为一个单一的计算资源供交互式用户使用外，还可以协同工作并表现为一个单一的、集中的计算资源供并行计算任务使用。机群是一种造价低廉，易于构筑，并且具有较好可扩放性的体系结构。近年来，机群系统之所以发展如此迅速主要是因为：①作为机群节点的工作站系统的处理性能越来越强大，更快

4、的处理器和更高效的多CPU机器将大量进入市场；②随着局域网上新的网络技术和新的通信协议的引入，机群节点间的通信能获得更高的带宽和较小的延迟；③机群系统比传统的并行计算机更易于融合到已有的网络系统中去；④机群上的开发工具更成熟，而传统的并行计算机上缺乏一个统一的标准；⑤机群价格便宜并且易于构建；⑥机群的可扩放性良好，节点的性能也很容易通过增加内存或改善处理器性能获得提高。机群具有以下重要特征：①机群的各节点都是一个完整的系统，节点可以是工作站，也可以是PC机或SMP机器；②互连网络通常使用商品化网络，如以太网、FDDI、光通道和ATM开关等，部分商用机群也采用专用网络互

5、连；③网络接口与节点的I/O总线松耦合相连；④各节点有一个本地磁盘；⑤各节点有自己的完整的操作系统。机群作为一种可扩放并行计算机体系，与SMP、MPP体系具有一定的重叠性，三者之间的界限是比较模糊的，有些MPP系统如IBMSP2，采用了机群技术（Clustering），因此也可以把它划归为机群系统。在表6.1中给出了这三种体系特性的比较，其中DSM表示分布式共享内存。表6.1SMP、MPP、机群的比较一览表系统特征SMPMPP机群节点数量(N)£O(10)O(100)-O(1000)£O(100)节点复杂度中粒度或细粒度细粒度或中粒度中粒度或粗粒度节点间通信共享存储器

6、消息传递或共享变量（有DSM时）消息传递节点操作系统1N(微内核)和1个主机OS(单一)N(希望为同构)支持单一系统映像永远部分希望地址空间单一多或单一（有DSM时）多个作业调度单一运行队列主机上单一运行队列协作多队列网络协议非标准非标准标准或非标准可用性通常较低低到中高可用或容错性能/价格比一般一般高互连网络总线/交叉开关定制商用MPP通常是一种无共享管理资源吧·管理人自己的下载网站海量管理资源免费下载！（Shared-nothing）的体系结构，节点可以有多种硬件构成方式，不过大多数只有主存和处理器。SMP可以认为是一种完全共享（Shared-everything

7、）的体系结构，所有的处理器共享所有可用的全局资源（总线、内存和I/O等）。对于机群来说，机群的节点复杂度通常比MPP高，因为各机群节点都有自己的本地磁盘和完整的操作系统；MPP的节点通常没有磁盘，并且可能只是使用一个微内核而不是一个完整的操作系统；SMP服务器则比一个机群节点要复杂，因为它有更多的外设终端如终端，打印机和外部RAID等。2.机群分类根据不同的标准，机群可有多种分类方式。常见的对机群的分类有如下几种：①根据应用目标，可以分为高性能机群（HPCluster）和高可用性机群（HACluster）；②根据节点的拥有情况，可以分为专用机群（De