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1、IT论坛!!!!计算机机群技术及其在Web领域中!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!的应用!!!!!!!!!!!!!李蕾1,213,方明科,杜欣(1.信阳师范学院计算机科学系,信阳464000;2.中国地质大学(武汉)计算机学院,武汉430074;3.石家庄经济学院信息工程学院,石家庄050031)摘要:现今很多应用需要将多台计算机组织起来进行协同工作,来模拟一台功能更强大的计算机以解决问题,因此机群技术得到了广泛应用。本文介绍了机群技术的基本概念和特点,以图示形式描绘了机群的体系结构,
2、然后重点介绍了机群技术在Web领域中的实际应用,最后对机群技术的发展做了展望。关键词:计算机机群;负载均衡;Web服务器机群引言协定任务之外,如同一个单一集成的计算资源。大多数模式下,机群中所有的计算机拥有一个共同的名近年来,伴随着客户对系统安全性能要求的不断称,机群内任一系统上运行的服务可被所有的网络客提高,以及客户应用系统尤其是关键领域的关键性应户所使用。机群必须可以协调管理各分离的组件的错用对可靠性要求的不断增加,如何建立并且应用真正误和失败,并可透明地向机群中加入组件。高可靠性的系统方案,已
3、成为目前广大用户的一个迫(1)机群技术发展的四个基础切需求。关键应用系统首先要求计算机的性能不断扩①高性能微处理器:平均18个月性能提高一倍,展,然后是对系统的可靠性要求不断提高。早期能够价格快速降低。满足人们上述需求的系统主要是超级计算机和大型②高速网络:快速的千兆以太网等一系列高带宽机,但是随着Web应用、DSS、OLTP应用的发展和普低延迟高可靠性的网络。及,人们很快又希望系统具有良好的可扩展性和高的③高性能分布式并行计算软件和计算工具:Linux性能价格比。使用超级计算机对大多数用户而言实在
4、操作系统的成熟和流行,基于Linux的自由软件和是一件可望而不可即的事情。在这种情况下,机群MPI标准的制定和流行。(Cluster)技术渐渐引起了人们的注意。目前机群作为④科学计算和商业应用对计算能力不断增长的一项成熟技术,已得到了广泛的应用。“到2005年左需要和传统超级计算机的高价格和低普及率。右,以数量为优势的机群并行计算机很有可能成为占(2)机群技术的优越性现主导地位的高端计算机体系结构。”ThomasSterling①能用性。由于机群中每个结点是传统平台,故代博士(加州理工大学超级计算研
5、究中心、NASA喷气推计用户能在熟悉和成熟的环境中开发和运行应用程序。进实验室,Beowulf机群项目发起人之一)曾经预言。算平台提供了所有功能很强的工作站编程环境工具,并机1什么是计算机机群技术允许几千个现有的应用程序无须修改便可运行。(总机群是全体计算机结点的集合,这些计算机由高②可用性。机群不使用定制的组件,而使用廉价第性能网络或局域网物理地互连。典型情况下,每个计的商品化组件以提供含有大量冗余的较高可用性。如二机群有多个存储器和处理器部件,一个机群上有多个算机结点是一台SMP服务器、一台工作
6、站或是一台三磁盘并有多个操作系统映像。PC计算机。更重要的是所有机群结点必须能一起集五体工作,除了满足由交互用户单独地使用每个结点的③可扩展性。机群是多组件包括处理器、存储器、期)!"MODERNCOMPUTER2006.5IT论坛磁盘甚至I/O部件的松耦合,扩展方便。性能价格比的机群技术倾注了极大热情。④性能/成本比高。机群技术最大的特点之一是能够实现负载均衡。以Web服务器为例,在一个机群结构的服务器组2机群技术的体系结构中,必然有一台服务器充当管理者(ClusterManager)图1是理想机
7、群的体系结构。可用的结点有工作的角色,它最先收到用户发来的HTTP、FTP或其他类站、PC、SMP服务器甚至超级计算机,结点的操作系型的Web请求,然后判断机群中哪台服务器的负载统是多用户、多任务和多线程的系统。结点可以是同最轻,就把这个请求发送过去。在用户访问率较低时,构或异构的,由一个或多个高速商品化网络互连,这这种负载均衡互联网的出现使信息访问产生了质的些网络使用标准的通信协议。每个结点的网络接口电飞跃,但随之而来的是Web流量的激增(高并发访路与结点的标准I/O总线相连。当处理机或操作系统问
8、),由于涉及的信息量十分庞大,用户访问的频率也改变时,只需修改驱动软件不必修改网络或网络接高,许多基于Web的大型公共信息系统(如电子图书口。在结点工作平台上有一组与工作平台相独立的软馆、BBS、搜索引擎和远程教育等)需要在实时性和吞件子系统,称为机群操作系统,另外还有一个提供高吐量方面都具有较高性能的Web服务器支持。一些可用性服务的可用性子系统。有一个单一系统映像层热门的Web站点由于负荷过重而变得反应迟缓。如能提供单一的入口点、单一的文件层次结构、单一的何提高W
