Кластеры 2/30 Кластер • Группа компьютеров,

Кластеры

2/30 Кластер • Группа компьютеров, объединённых высокоскоростными каналами связи и представляющая с точки зрения пользователя единый аппаратный ресурс. • Разновидность параллельной или распределённой системы, которая: ь 1. состоит из нескольких связанных между собой компьютеров; ь 2. используется как единый, унифицированный компьютерный ресурс. Грегори Пфистер (Gregory F. Pfister) Один из первых архитекторов кластерной технологии

3/30 Схема кластера Основные компоненты: • Узлы кластера (одно- и мультипроцессорные (многоядерные) компьютеры) • Межпроцессорные связи (heartbeat) • Разделяемые диски (SCSI, Fiber Channel)

4/30 Fibre Channel Clusters Прямое соединение SAN-соединение (direct attach) (SAN-attach)

5/30 Виды кластеров • Отказоустойчивые кластеры (High-availability clusters, HA) • Кластеры с балансировкой нагрузки (Load balancing clusters) • Высокопроизводительные кластеры (High-performance clusters, HPC) • Grid-системы

6/30 Отказоустойчивые кластеры HA Clusters или Failover Clusters создаются для обеспечения высокой доступности сервиса, предоставляемого кластером. Избыточное число узлов (минимум 2), входящих в кластер, гарантирует предоставление сервиса в случае отказа одного или нескольких серверов. Создано множество программных решений для построения такого рода кластеров. В частности, для GNU/Linux, Free. BSD и Solaris существует проект бесплатного ПО Linux-HA.

7/30 Схема HA кластера Методы повышения надежности: • Зеркалирование дисков (Disk mirroring) • Избыточные связи LAN • Избыточные связи SAN • Избыточные линии энергоснабжения и защита UPS

8/30 Кластеры с балансировкой нагрузки Load balancing clusters распределяют запросы через один или несколько входных узлов (front-ends), которые перенаправляют их на обработку в вычислительные узлы (back-end servers). Первоначальная цель такого кластера — производительность, однако, в них часто используются также и методы, повышающие надёжность. Подобные конструкции называются серверными фермами (server farms). Программное обеспечение может быть как коммерческим (Open. VMS Cluster, Platform LSF HPC, Sun Grid Engine, Moab Cluster Suite, Maui Cluster Scheduler), так и бесплатным (Linux Virtual Server, Mosix).

9/30 Схема Load balancing кластера Балансировка нагрузки SAN вебсерверов

10/30 Схема Load balancing кластера Аппаратная и программная балансировка нагрузки

11/30 Высокопроизводительные кластеры High performance cluster (HPC) позволяют увеличить скорость расчетов, разбивая задание на параллельно выполняющиеся потоки. Область применения — научные исследования. Одна из типичных конфигураций — набор серверов с установленной на них операционной системой Linux (кластер Beowulf). Для HPC создается специальное ПО, способное эффективно распределять задачу между узлами.

12/30 Схема Beowulf кластера Группа идентичных РС (Client node) под управлением ОС Lunix (Server node), объединенных в небольшую TCP/IP LAN

13/30 Grid-системы Грид (англ. grid — решетка, сеть) — согласованная, открытая и стандартизованная компьютерная среда, которая обеспечивает гибкое, безопасное, скоординированное разделение вычислительных ресурсов и ресурсов хранения информации, которые являются частью этой среды, в рамках одной виртуальной организации. Грид является географически распределенной инфраструктурой, объединяющей множество ресурсов разных типов (процессоры, долговременная и оперативная память, хранилища и базы данных, сети), доступ к которым пользователь может получить из любой точки, независимо от места их расположения.

14/30 Схема Grid-системы Центральный узел (Control Server) распределяет задачи по узлам грида (Grid Node) и контролирует результат