доклад2 - 8v83.tom.ru

Методы построения и
программное обеспечение
вычислительных кластеров
Дмитрий Лайком гр. 8ВМ23
АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ КЛАСТЕРОВ
Требования к аппаратному обеспечению





1.
2.
3.
4.
5.
Высокая готовность.
Высокое быстродействие.
Масштабирование.
Общий доступ к ресурсам.
Удобство обслуживания.
АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ КЛАСТЕРОВ
Пути достижения параллелизма
Под параллельными вычислениями понимаются процессы
обработки данных, в которых одновременно могут
выполняться нескольких машинных операций
 режим разделения времени(Псевдопараллельная работа)
 параллельное выполнение(Конвеерные и векторные
устройства)
 распределенные вычисления
МЕТОДЫ ПОСТРОЕНИЯ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ КЛАСТЕРОВ
 По физической реали
•
•
Кластеры специальной разработки
Кластеры, которые строятся на базе уже имеющихся локальных сетей
 По способу представления вычислительных узлов
•
•
Кластер расположен в виртуальной среде
Кластер на основе физических серверов
 По однородности вычислительных узлов кластеры
•
•
Однородными
Смешанного типа
МЕТОДЫ ПОСТРОЕНИЯ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ КЛАСТЕРОВ
• Вычислительная сеть и коммутация вычислительного кластера.
 канальный адаптер главного узла (обеспечивают соединение
центрального процессора главного узла со структурой InfiniBand )
 канальный адаптер целевого узла (обеспечивают соединение
структуры InfiniBand с другими устройствами ввода/вывода типа
Ethernet, Fibre Channel)
 Коммутатор
 маршрутизатор
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ КЛАСТЕРОВ
 Операционная система
 Система управления задачами кластера
 Система мониторинга кластера
Интерфейс MPI, как основная среда
межпроцессорной передачи
данных
 Message Passing Interface (MPI, интерфейс
передачи сообщений) — программный интерфейс
(API) для передачи информации, который
позволяет обмениваться сообщениями между
процессами, выполняющими одну задачу.
 MPI.NET — реализация MPI для Windows.
 MPICH — самая распространённая бесплатная реализация,
работает на UNIX-системах и Windows NT.
 MPI/PRO for Windows NT — коммерческая реализация для
Windows NT.
 Intel MPI — коммерческая реализация для Windows / Linux.
 Microsoft MPI входит в состав Compute Cluster Pack SDK.
Основан на MPICH2, но включает дополнительные средства
управления заданиями. Поддерживается спецификация MPI2.
 HP-MPI — коммерческая реализация от HP.
 SGI MPT — платная библиотека MPI от SGI.
 Mvapich — бесплатная реализация MPI для Infiniband.
 Open MPI — бесплатная реализация MPI, наследник LAM/MPI.
 Oracle HPC ClusterTools — бесплатная реализация для Solaris
SPARC/x86 и Linux на основе Open MPI.
 MPJ — MPI for Java.
Система мониторинга кластера
 Уровень загрузки процессоров вычислительного
кластера.
 Уровень загрузки память на узлах.
 Контроль трафика по сети Ethernet.
 Контроль трафика по сети InfiniBand.
 Уровень загрузки жестких дисков на
вычислительных узлах.
 Уровень загрузки кластера каждым из
пользователей.
 Доступность узлов вычислительного кластера.
 Отчеты по температурным и другим показателям.
СОВРЕМЕННЫЕ НАПРАВЛЕНИЕ
РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ
КЛАСТЕРОВ





Высокоскоростная среда передачи данных
Многосокетные вычислительные узлы
Надежная дисковая подсистема
Бездисковые серверы
Гибридные кластеры с использованием GPU