Танилцуулга: кластер тооцоолох систем. Beowulf төслийн түүх. Өргөтгөх боломжтой кластер архитектур

Хурдан хөгжил мэдээллийн технологи, Боловсруулсан болон дамжуулагдсан өгөгдлийн өсөлт, үүнтэй зэрэгцэн найдвартай байдал, хүртээмж, алдааг тэсвэрлэх чадвар, өргөтгөх чадвар зэрэгт тавигдах шаардлага нэмэгдэж байгаа нь биднийг аль хэдийн залуу кластерын технологиос алс хол байгаа шинэлэг байдлаар харах боломжийг олгож байна. Энэхүү технологи нь дээр дурдсан бүх шаардлагыг хангасан уян хатан системийг бий болгох боломжийг танд олгоно. Кластер суулгах нь бүх асуудлыг бүрэн шийднэ гэж бодох нь буруу байх болно. Гэхдээ кластер хийх замаар гайхалтай үр дүнд хүрэх бүрэн боломжтой. Та зүгээр л энэ нь юу болохыг тодорхой ойлгох хэрэгтэй, тэдгээрийн бие даасан сортуудын хоорондох хамгийн чухал ялгаа нь юу вэ, мөн зарим системийн давуу талуудыг - таны бизнест ашиглах үр дүнтэй байдлын талаар мэдэх хэрэгтэй.

IDC-ийн шинжээчдийн тооцоолсноор 1997 онд кластерын зах зээлийн хэмжээ ердөө 85 сая доллар байсан бол өнгөрсөн жил энэ зах зээл аль хэдийн 367.7 сая доллар "үнэтэй" байсан. Өсөх хандлага нь илт харагдаж байна.

Тиймээс "i"-г цэг тавихыг хичээцгээе. Өнөөдрийг хүртэл кластерын тодорхой тодорхойлолт байхгүй байна. Тэгээд ч кластерыг тодорхой зохицуулсан нэг ч стандарт байдаггүй. Гэсэн хэдий ч цөхрөл бүү зов, учир нь кластерийн мөн чанар нь аливаа стандартыг дагаж мөрдөх гэсэн үг биш юм. Кластер бол кластер гэдгийг тодорхойлох цорын ганц зүйл бол ийм системд тавигдах шаардлагуудын багц юм. Бид эдгээр шаардлагуудыг жагсаав (дөрвөн дүрэм): l найдвартай байдал; l функцийн бэлэн байдал (боломж); l өргөтгөх чадвар; l тооцоолох чадвар. Үүний үндсэн дээр бид кластерын тодорхойлолтыг томъёолдог. Кластер гэдэг нь 99.999% алдааг тэсвэрлэх чадвартай, мөн "дөрвөн дүрмийг" хангасан дурын төхөөрөмжүүдийн (сервер, дискний хөтчүүд, хадгалах систем гэх мэт) систем юм. Жишээ нь: серверийн кластер гэдэг нь хэрэглэгчдэд нэг уялдаатай эх үүсвэр болгон кластерт хандах боломжийг олгохоор холбогдсон серверүүдийн бүлэг (ихэвчлэн кластерийн зангилаа гэж нэрлэдэг) юм.

алдааны хүлцэл

Өргөтгөх чадвар

Beowulf, эсвэл Computing Power

Dell болон Compaq-ийн мини кластер

Хуурай үлдэгдэл

ComputerPress 10"2000

Улсын Мэдээлэл Холбооны Технологийн Их Сургууль

Эссэ

"Компьютерийн хэлхээ" хичээлээс

сэдвээр: "Орчин үеийн кластерийн систем ба тэдгээрийн хэрэглээ"

Гүйцэтгэсэн: КСД-32 бүлгийн оюутан

Музалевский Евгений

Танилцуулга 3

1. Кластерийн системийн ерөнхий зарчим 4

2. Ангилал 4

3. Кластер системийг ашиглах 5

Дүгнэлт 6

Ашигласан материал 6
Оршил

Кластер нь өндөр хурдны холбооны хэрэгслээр холбогдсон стандарт тооцооллын зангилааны үндсэн дээр бүтээгдсэн модульчлагдсан олон процессорын систем юм. Одоо "кластер" болон "супер компьютер" гэсэн үгс нь ихэвчлэн ижил утгатай боловч үүнийг баттай хэлэхээс өмнө техник хангамж нь урт хугацааны хувьслын мөчлөгийг туулсан. Компьютер гарч ирснээс хойшхи эхний 30 жилийн хугацаанд буюу 1980-аад оны дунд үе хүртэл "супер компьютер" технологийг зөвхөн тусгай, ялангуяа хүчирхэг процессор үйлдвэрлэх гэж ойлгодог байв. Гэсэн хэдий ч нэг чиптэй микропроцессорын дүр төрх нь "масс" болон "ялангуяа хүчирхэг" процессоруудын ялгааг бараг арилгаж, тэр мөчөөс эхлэн цорын ганц арга замСуперкомпьютер бүтээх нь нэг асуудлыг зэрэгцээ шийдвэрлэх процессоруудыг нэгтгэх арга болжээ.

Кластер технологийн сонирхол татахуйц шинж чанар нь шаардлагатай гүйцэтгэлийг хангахын тулд ижил төрлийн компьютеруудыг нэгтгэх боломжийг олгодог. өөр төрөлхувийн компьютерээс эхлээд хүчирхэг суперкомпьютер хүртэл. Кластер технологиудыг бөөнөөр үйлдвэрлэсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс суперкомпьютер зэрэглэлийн системийг бий болгох хэрэгсэл болгон өргөн ашигладаг бөгөөд энэ нь тооцоолох системийн зардлыг ихээхэн бууруулдаг.

1. Ерөнхий зарчим кластер системүүд

Өмнө дурьдсанчлан тооцоолох кластер нь цуглуулга юм
Нэг асуудлыг шийдэхийн тулд тодорхой сүлжээнд нэгтгэгдсэн компьютерууд нь хэрэглэгчдэд нэг нөөц болгон танилцуулагддаг.

"Нэг нөөц" гэсэн ойлголт нь өгдөг програм хангамж байгаа эсэхийг хэлнэ
хэрэглэгчид, администраторууд болон хэрэглээний программуудтоолох,
Тэдний хамтран ажилладаг цорын ганц байгууллага, кластер байдаг.
Жишээлбэл, систем багц боловсруулахкластер нь танд ажил илгээх боломжийг олгодог
аль нэг компьютерт биш кластерт боловсруулдаг. Илүү төвөгтэй
өгөгдлийн сангийн систем нь жишээ юм. Бараг бүх үйлдвэрлэгчид
мэдээллийн баазын системүүд дээр зэрэгцээ ажиллаж байгаа хувилбарууд байдаг
олон кластер машин. Үүний үр дүнд мэдээллийн санг ашигладаг програмууд
өгөгдөл нь тэдний ажил хаана хийгдэж байгаа нь хамаагүй. DBMS
зэрэгцээ үйл ажиллагааг синхрончлох, хадгалах үүрэгтэй
мэдээллийн сангийн бүрэн бүтэн байдал.

Кластер үүсгэдэг компьютерууд - кластерийн зангилаа гэж нэрлэгддэг - үргэлж
харьцангуй бие даасан бөгөөд энэ нь аль нэгийг нь зогсоох эсвэл унтраах боломжийг олгодог
тэдгээрийг урьдчилан сэргийлэх засвар үйлчилгээ эсвэл нэмэлт суурилуулах зориулалттай
бүхэл бүтэн кластерийн эрүүл мэндийг алдагдуулахгүйгээр тоног төхөөрөмж.

Кластер дахь тооцооллын зангилааны хувьд ихэвчлэн ашиглагддаг
нэг процессортой персонал компьютер, хоёр эсвэл дөрвөн процессортой SMP-
серверүүд. Зангилаа бүр үйлдлийн системийн өөрийн хуулбарыг ажиллуулдаг.
системүүд, тэдгээрийг ихэвчлэн стандарт болгон ашигладаг
үйлдлийн системүүд: Linux, NT, Solaris гэх мэт. Зангилааны найрлага ба хүч
нэг кластер дотор ч өөрчлөгдөж, үүсгэх боломжтой болгодог
гетероген системүүд. Тодорхой харилцааны хэрэгслийг сонгох нь тодорхойлогддог
олон хүчин зүйл: шийдэгдэж буй даалгаврын ангийн онцлог, хэрэгцээ
кластерын дараагийн өргөтгөл гэх мэт. Тохируулах боломжтой
тусгай компьютерууджишээлбэл, файл сервер, дүрмээр бол,
боломж олгосон алсаас хандахинтернетээр дамжуулан кластер руу.
Энэ нь кластерийн системийн архитектурын тодорхойлолтоос хамаарна
өөрөө маш өргөн хүрээний систем.

2. Ангилал

Кластер системийг хамгийн их ашиглаж болно өөр өөр платформуудДүрмээр бол тэдгээрийг олон тооны бүрэлдэхүүн хэсгүүдээр бус хэрэглээний талбараар нь ангилдаг. Дөрвөн төрлийн кластер систем байдаг: тооцоолох кластер, өгөгдлийн сангийн кластер, бүтэлгүйтлийн кластер, ачааллын хуваарилалтын кластер. Хамгийн том бүлэг нь тооцоолох кластерууд юм. Үүнийг дэд бүлгүүдэд хувааж болно; Гэсэн хэдий ч энэ бүлгийн ангилал нь бодит компьютерт хамаарахаа больсон, харин бэлэн програм хангамж, техник хангамжийн кластерийн шийдлүүдэд хамаарах болно. Ийм түлхүүр гардуулах систем нь үйлчлүүлэгчийн асуудлаа шийдвэрлэхийн тулд шаардлагатай програм хангамжийг урьдчилан суулгасан байдаг. Төрөл бүрийн хэрэглээнд зориулж оновчтой шийдэл нь эдгээр програмуудыг хамгийн сайн үнэ / чанарын харьцаагаар хамгийн бүтээмжтэй ажиллуулах бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн сонголтоор ялгаатай байдаг.

Өгөгдлийн сангийн кластерууд шинэ байна. Эдгээр системүүд нь өгөгдлийн сангийн зэрэгцээ хувилбаруудтай ажилладаг бөгөөд томоохон байгууллагуудад CRM болон ERP системүүд, түүнчлэн гүйлгээний мэдээллийн сангуудыг ажиллуулахад ашиглагддаг. Өнөөдөр эдгээр системүүд нь уламжлалт хуваалцсан санах ойн серверүүдийн ноцтой өрсөлдөгч юм хамгийн сайн харьцааүнэ/гүйцэтгэл, өргөтгөх чадвар, алдааг тэсвэрлэх чадвар.

Гүйцэтгэлийн кластерууд нь чухал програмуудын найдвартай байдлыг хангахын тулд бүтээгдсэн. Програмын ажиллагаа нь өөр өөр цэгүүд дээр давтагддаг бөгөөд тэдгээрийн аль нэгэнд алдаа гарсан тохиолдолд програм үргэлжлүүлэн ажиллах эсвэл нөгөө талаас автоматаар дахин ачаалагдана. Ийм кластерууд нь тийм ч том биш бөгөөд хэрэглэгчид ихэвчлэн өөрсдөө бүтээдэг. Кластер технологийг мөн олон серверүүдээр дамжуулан хүсэлтийн томоохон урсгалыг түгээхэд ашигладаг. Ийм шийдлүүдийг ихэвчлэн мэдээллийн санд байнга ханддаг динамик контент бүхий вэб сайтуудыг дэмжихэд ашигладаг Хайлтын системүүд. Үйлчилгээний хэмжээнээс хамааран ачааллын хуваарилалтын кластерууд нь нэлээд олон тооны зангилаатай байж болно.

Кластерийн системийн ажиллагааг үйлдлийн системүүд (ихэвчлэн Линукс), харилцаа холбооны хэрэгсэл, зэрэгцээ програм хөгжүүлэх хэрэгсэл, кластерын удирдлагын программ хангамж зэрэг дөрвөн төрлийн тусгай хэрэглүүр дэмждэг.

3. Кластерийн системийг ашиглах

Кластер системийн архитектурыг хөгжүүлэгчид янз бүрийн зорилгыг баримталж байсан
тэдний бүтээл. Эхнийх нь VAX/VMS кластер бүхий дижитал тоног төхөөрөмж байв.
Энэхүү машиныг бүтээх зорилго нь системийн найдвартай байдлыг нэмэгдүүлэх,
өндөр хүртээмж, алдааны тэсвэр тэвчээрийг хангах. Одоогоор
архитектурын хувьд бусадтай ижил төстэй олон системүүд байдаг
үйлдвэрлэгчид.

Кластерийн системийг бий болгох өөр нэг зорилго бол хямд үнээр бий болгох явдал юм
өндөр хүчин чадалтай зэрэгцээ тооцоолох системүүд. Анхны нэг
Зэрэгцээ системийн бүхэл бүтэн ангид нэр өгсөн төслүүд - Беовульф кластер
– дэмжлэг үзүүлэх зорилгоор НАСА-гийн Goddard сансрын нислэгийн төвд үүссэн
Дэлхий ба Сансар судлалын төслийн шаардлагатай тооцоолох нөөц.
Beowulf төсөл нь 1994 оны зун эхэлсэн бөгөөд 16 процессортой
Intel 486DX4/100 МГц процессор дээрх кластер. Зангилаа бүр байсан
16 MB суулгасан санамсаргүй хандалт санах ойба 3 сүлжээний Ethernet-
адаптер. Энэ систем нь хувьд маш амжилттай болсон
үнэ / гүйцэтгэлийн улмаас ийм архитектурыг боловсруулж эхэлсэн
бусад шинжлэх ухааны байгууллага, хүрээлэнгүүдэд өргөнөөр ашиглах.
Кластерын анги бүр өөрийн гэсэн архитектурын онцлогтой байдаг
хэрэглээний техник хангамж.

Дунджаар дотоодын супер компьютерууд гүйцэтгэлийн хувьд барууныхаас хол хоцорсон хэвээр байна: шинжлэх ухааны судалгаанд ашигладаг машинууд 15 дахин, санхүүгийн компаниудын тооцоолох нөөц 10 дахин, үйлдвэрлэлийн супер компьютерууд 9 дахин их байна.

дүгнэлт

Кластер гэдэг нь өндөр хурдны системийн сүлжээ, түүнчлэн туслах болон үйлчилгээний сүлжээгээр холбогдсон стандарт процессорууд дээр суурилсан тооцоолох цэгүүдээс бүрдсэн нарийн төвөгтэй програм хангамж, техник хангамжийн цогцолбор юм.

Дөрвөн төрлийн кластер систем байдаг: тооцоолох кластер, өгөгдлийн сангийн кластер, бүтэлгүйтлийн кластер, ачааллын хуваарилалтын кластер.

Кластерийн системийн хэрэглээний хүрээ нь одоо өөр бүтэцтэй суперкомпьютерүүдээс нарийссангүй: тэд янз бүрийн үйл явц, үзэгдлийг дуурайх ажлыг амжилттай даван туулж байна. Суперкомпьютерийн загварчлал нь зардлыг ихээхэн бууруулж, шинэ бүтээгдэхүүнийг зах зээлд нэвтрүүлэхийг хурдасгахаас гадна чанарыг нь сайжруулдаг.

Аппликешнүүдийг хамгаалахын тулд өндөр хүртээмжтэй кластеруудыг ашиглах нь утга учиртай тухай зарим бодол.

Аливаа бизнест мэдээллийн технологийн системийн үйл ажиллагааны нэг гол ажил бол үзүүлж буй үйлчилгээний тасралтгүй байдлыг хангах явдал юм. Гэсэн хэдий ч ихэнхдээ инженерүүд болон мэдээллийн технологийн удирдагчид өөрсдийн бизнест "тасралтгүй байдал" гэж юу болохыг бүрэн ойлгодоггүй. Зохиогчийн бодлоор энэ нь тасралтгүй байдлын тухай ойлголтын хоёрдмол утгатай, тодорхой бус байдлаас үүдэлтэй бөгөөд иймээс аль салангид үеийг тасралтгүй гэж үзэж, аль интервал нь хүртээмжгүй интервал болохыг тодорхой хэлэх боломжгүй байдаг. Нөхцөл байдлыг эцсийн эцэст нэг нийтлэг асуудлыг шийдвэрлэх зорилготой олон тооны технологиудаас болж улам хүндрүүлж байна, гэхдээ янз бүрийн аргаар.

Боломжтой төсвийн хүрээнд тавьсан зорилтуудыг шийдвэрлэхийн тулд тодорхой тохиолдол бүрт ямар технологийг сонгох ёстой вэ? Энэ нийтлэлд бид программуудыг хамгаалах хамгийн түгээмэл аргуудын нэг болох техник хангамж, програм хангамжийн нөөцийг нэвтрүүлэх, өөрөөр хэлбэл өндөр хүртээмжтэй кластер байгуулах талаар нарийвчлан авч үзэх болно. Энэхүү даалгавар нь хэрэгжүүлэхэд хялбар мэт санагдаж байгаа ч практик дээр үнэхээр хэцүү байдаг. нарийн тааруулахболон үйл ажиллагаа. Алдартай тохиргоог тайлбарлахаас гадна бид ийм шийдлүүдэд тийм ч их ашиглагддаггүй өөр ямар функцууд байдаг, кластеруудын өөр өөр хэрэгжилт хэрхэн зохион байгуулагдсаныг харуулахыг хичээх болно. Нэмж дурдахад, үйлчлүүлэгч кластерын аргын бүх давуу талыг нухацтай авч үзсэн ч түүний сул талуудыг санаж байх нь зүйтэй бөгөөд ингэснээр бүх боломжит шийдлүүдийг авч үзэх болно.

Аппликейшнүүдийг юу заналхийлж байна...

Төрөл бүрийн тооцоогоор, програмын 55-60% нь компанийн бизнест чухал ач холбогдолтой байдаг - энэ нь эдгээр програмуудын үзүүлж буй үйлчилгээ байхгүй байгаа нь компанийн санхүүгийн сайн сайхан байдалд ноцтой нөлөөлнө гэсэн үг юм. Үүнтэй холбогдуулан хүртээмжийн тухай ойлголт нь компьютерийн төвийн үйл ажиллагааны үндсэн тал болж байна. Хэрэглээний бэлэн байдалд заналхийлэл хаанаас ирснийг харцгаая.

Өгөгдөл устгах.Гол бэрхшээлүүдийн нэг бол үйлчилгээний хүртээмж юм. Хамгийн энгийн аргахамгаалалт - ямар ч үед бүрэн хуулбар руу буцаж очихын тулд өгөгдлийн "агшин зуурын" зургийг байнга авах.

Техник хангамжийн алдаа.Техник хангамжийн систем (сервер, диск хадгалах) үйлдвэрлэгчид процессорын самбар, системийн хянагч, тэжээлийн хангамж гэх мэт нэмэлт бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй шийдлүүдийг үйлдвэрлэдэг. Гэсэн хэдий ч зарим тохиолдолд техник хангамжийн доголдол нь програмуудыг ашиглах боломжгүй болоход хүргэдэг.

Аппликешн дэх алдаа.Туршиж, үйлдвэрлэлд нэвтрүүлсэн программистын алдаа нь нэг тохиолдлоор хэдэн арван, бүр хэдэн зуун мянгаараа илэрч болох ч ийм тохиолдол гарвал тухайн байгууллагын ашгийг шууд алдахад хүргэдэг. боловсруулалт зогсдог бөгөөд алдааг арилгах арга зам нь тодорхойгүй бөгөөд цаг хугацаа шаарддаг.

Хүний алдаа.Энгийн жишээ: администратор тохиргоонд өөрчлөлт оруулдаг тохиргооны файлууджишээлбэл, DNS. Өөрчлөлтийг шалгах үед DNS үйлчилгээ ажиллаж байгаа боловч DNS ашигладаг үйлчилгээ энд байна, жишээ нь: Имэйл, нэн даруй илрээгүй асуудлуудыг мэдэрч эхэлдэг.

Хуваарьт засвар үйлчилгээ.Системийн засвар үйлчилгээ - бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг солих, үйлчилгээний багцыг суулгах, дахин ачаалах нь боломжгүй байх гол шалтгаан юм. Гартнерын тооцоолсноор систем ажиллахгүй байх үеийн 80% нь төлөвлөсөн зогсолт юм.

Тооцооллын платформ дээрх ерөнхий асуудлууд.Байгууллага өөрийгөө хамгаалахын тулд бүхнийг хийдэг ч гэсэн орон нутгийн асуудлууд, хэрэв ямар нэг шалтгаанаар сайтыг бүхэлд нь ашиглах боломжгүй бол энэ нь үйлчилгээний хүртээмжтэй байх баталгаа болохгүй. Системийг төлөвлөхдөө үүнийг бас анхаарч үзэх хэрэгтэй.

...болон үүнийг хэрхэн шийдвэрлэх талаар

Даалгаврын ноцтой байдлаас хамааран тооцоолох системийн эрүүл мэндийг сэргээх дараах механизмуудыг ашиглаж болно.

Нөөцсоронзон хальс эсвэл диск рүү өгөгдөл. Энэ суурь түвшинхүртээмжтэй байдал - хамгийн хялбар, хямд, гэхдээ хамгийн удаан.

орон нутгийн толин тусгал.Өгөгдлийн бодит цагийн хүртээмжийг хангаж, өгөгдлийг устгахаас хамгаална.

Орон нутгийн кластер.Өгөгдлийн хамгаалалтыг зохион байгуулсны дараа програм хангамжийн бэлэн байдлыг хангах дараагийн алхам нь орон нутгийн кластер, өөрөөр хэлбэл техник хангамж, програм хангамжийн хувьд илүүдэл бий болгох явдал юм.

алсын хуулбар.Тусгаарлагдсан мэдээллийн төвүүдэд өгөгдлийн хуулбарыг үүсгэхийн тулд тооцоолох сайтуудыг салгах шаардлагатай гэж үздэг.

Алсын бөөгнөрөл.Өөр өөр сайтууд дахь мэдээллийн хүртээмжийг баталгаажуулдаг тул энэ өгөгдөлд програмын хандалтыг зохион байгуулах замаар өөр өөр сайтуудын үйлчилгээний хүртээмжийг хадгалах боломжтой.

Зүйл бүр нь тусдаа өгүүллийн сэдэв болж магадгүй тул бид эдгээр бүх аргуудын тайлбарыг энд авч үзэхгүй. Санаа нь тодорхой байна - бид илүү их нөөцийг нэвтрүүлэх тусам шийдлийн өртөг өндөр байх болно, гэхдээ програмууд илүү сайн хамгаалагдсан болно. Дээр дурдсан аргууд тус бүрийн хувьд янз бүрийн үйлдвэрлэгчдийн шийдлүүдийн арсенал байдаг боловч ердийн багц шинж чанартай байдаг. Шийдэл зохион бүтээгчийн хувьд эдгээр бүх технологийг санаж байх нь маш чухал бөгөөд учир нь зөвхөн тэдний чадварлаг хослол нь үйлчлүүлэгчийн тавьсан даалгаврыг бүрэн шийдвэрлэхэд хүргэдэг.

Зохиогчийн бодлоор Symantec-ийн арга нь үйлчилгээг сэргээх стратегийг ойлгоход маш амжилттай болсон (Зураг 1). Энд хоёр гол цэг байдаг - системийг сэргээх цэг (сэргээх цэгийн зорилго, RPO), үйлчилгээг сэргээхэд шаардагдах хугацаа (сэргээх хугацаа, RTO).

Нэг буюу өөр хэрэгслийг сонгох нь чухал програм эсвэл мэдээллийн санд хамаарах тусгай шаардлагаас хамаарна.

Хамгийн чухал системүүдийн хувьд RTO болон RPO нь 1 цагаас хэтрэхгүй байх ёстой. Нөөц хуулбархоёр ба түүнээс дээш хоногийн сэргээх цэгийг өгнө. Нэмж дурдахад, соронзон хальс сэргээх нь автоматжаагүй тул администратор бүх зүйлийг зөв сэргээж, эхлүүлсэн гэдгээ байнга санаж байх ёстой.

Түүнээс гадна, аль хэдийн дурьдсанчлан, бэлэн байдлын схемийг төлөвлөхдөө нэг хэрэгсэл хангалттай биш юм. Жишээлбэл, зөвхөн хуулбарлах системийг ашиглах нь утгагүй юм. Хэдийгээр чухал өгөгдөл нь алслагдсан сайтад байрладаг ч програмуудыг зохих дарааллаар гараар эхлүүлэх ёстой. Тиймээс хуулбарлахгүйгээр автоматаар эхлэхпрограмуудыг үнэтэй нөөцлөх хэлбэр гэж үзэж болно.

Хэрэв та минутаар хэмжигдэх RTO болон RTS-ийг өгөхийг хүсвэл, өөрөөр хэлбэл ажил нь сул зогсолтыг (төлөвлөсөн болон төлөвлөөгүй) багасгахыг шаарддаг бол цорын ганц зөв шийдэл бол өндөр хүртээмжтэй кластер юм. Энэ нийтлэлд ийм системийг авч үзэх болно.

"Тооцооллын кластер" гэсэн ойлголт нь маш олон янз байдгаас болоод хэсэг хугацаанд ачаалал ихтэй байгаа тул эхлээд кластер гэж юу болох талаар бага зэрэг ярих болно.

Кластерын төрлүүд

Хамгийн энгийнээр бол кластер гэдэг нь асуудлыг хамтдаа шийдвэрлэхийн тулд хамтран ажилладаг компьютеруудын систем юм. Энэ нь клиент/серверийн өгөгдөл боловсруулах загвар биш бөгөөд үйлчлүүлэгчид өөр сервер рүү хүсэлт илгээх боломжтойгоор програмыг логикоор нь салгаж болно. Кластер байгуулах санаа нь холбогдох зангилааны тооцооллын нөөцийг нэгтгэх, илүү их хуваалцах тооцоолох хүч, өндөр хүртээмж, өргөтгөх чадварыг хангах нэмэлт нөөцийг бий болгох явдал юм. Тиймээс кластерууд нь зөвхөн серверт үйлчлүүлэгчийн хүсэлтийг боловсруулаад зогсохгүй олон компьютерийг нэгэн зэрэг ашиглаж, тэдгээрийг дараах байдлаар харуулдаг. нэг системулмаар илүү их тооцооллын чадавхийг хангадаг.

Компьютерийн кластер нь өөрөө зохион байгуулалттай систем байх ёстой - нэг зангилаа дээр гүйцэтгэсэн ажил нь бусад зангилааны ажилтай уялдаж байх ёстой. Энэ нь тохиргооны харилцааны нарийн төвөгтэй байдал, кластерийн зангилаа хоорондын харилцаа холбоо, нийтлэг файлын систем дэх өгөгдөлд хандах асуудлыг шийдвэрлэх хэрэгцээнд хүргэдэг. Олон тооны компьютеруудыг нэг нөөц болгон ажиллуулахтай холбоотой үйл ажиллагааны асуудлууд бас бий.

Кластерууд янз бүрийн хэлбэрээр байж болно. Хамгийн түгээмэл кластерууд нь өндөр гүйцэтгэлтэй тооцоолол (HPC) ба өндөр хүртээмжтэй (HA) юм.

Өндөр хүчин чадалтай тооцоолох кластерууд нь асуудлыг шийдэхийн тулд аль болох их процессорын хүчийг оролцуулан зэрэгцээ тооцоолох аргыг ашигладаг. Шинжлэх ухааны тооцоололд ийм шийдлүүдийн олон жишээ байдаг бөгөөд олон хямд өртөгтэй процессоруудыг гүйцэтгэхийн тулд зэрэгцээ ашигладаг. их тооүйл ажиллагаа.

Гэсэн хэдий ч, энэ нийтлэлийн сэдэв бол өндөр хүртээмжтэй систем юм. Тиймээс, цаашид кластерын тухай ярихад бид яг ийм системүүдийг санах болно.

Дүрмээр бол өндөр хүртээмжтэй кластеруудыг бий болгохдоо нөөцийг найдвартай орчинг бүрдүүлэхэд ашигладаг, өөрөөр хэлбэл нэг буюу хэд хэдэн бүрэлдэхүүн хэсэг (техник хангамж, програм хангамж эсвэл сүлжээний хэрэгсэл) эвдэрсэн нь тэдгээрийн хүртээмжид мэдэгдэхүйц нөлөө үзүүлэхгүй тооцоолох системийг бий болгодог. ерөнхийдөө програм эсвэл систем.

Хамгийн энгийн тохиолдолд эдгээр нь хуваалцсан санах ойн системд нэвтрэх эрхтэй ижил тохируулагдсан хоёр сервер юм (Зураг 2). Хэвийн ажиллагааны үед хэрэглээний программ хангамж нь нэг систем дээр ажилладаг бол хоёр дахь систем нь эхний систем амжилтгүй болсон үед програмуудыг ажиллуулахыг хүлээдэг. Алдаа илэрсэн тохиолдолд хоёр дахь систем нь зохих нөөцүүд (файлын систем, сүлжээний хаяг гэх мэт) руу шилждэг. Энэ процессыг ихэвчлэн failover гэж нэрлэдэг. Хоёрдахь систем нь бүтэлгүйтсэн системийг бүрэн орлуулах бөгөөд хэрэглэгч түүний програмууд өөр өөр физик машинууд дээр ажиллаж байгааг мэдэх шаардлагагүй болно. Энэ бол хамгийн түгээмэл хоёр зангилааны тэгш бус тохиргоо бөгөөд нэг сервер идэвхтэй, нөгөө нь идэвхгүй, өөрөөр хэлбэл гол нь амжилтгүй болсон тохиолдолд зогсолтын төлөвт байдаг. Практикт энэ схем ихэнх компаниудад ажилладаг.

Гэсэн хэдий ч асуултыг асуух ёстой: үнэндээ нөөцөд байгаа, ихэнхдээ ашиглагддаггүй нэмэлт тоног төхөөрөмжийг хадгалах нь хэр зөвшөөрөгдөх вэ? Ачаалалгүй тоног төхөөрөмжийн асуудлыг кластерын схемийг өөрчлөх, түүнд байгаа нөөцийг хуваарилах замаар шийддэг.

Кластерийн тохиргоо

Дээр дурдсан хоёр зангилааны тэгш бус кластерийн бүтцээс гадна кластерийн програм хангамжийн янз бүрийн үйлдвэрлэгчид өөр өөр нэртэй байж болох ч тэдгээрийн мөн чанар нь ижил байдаг сонголтууд байдаг.

Симметрик кластер

Симметрик кластер нь мөн хоёр зангилаа дээр хийгдэх боловч тус бүр нь идэвхтэй програмыг ажиллуулдаг (Зураг 3). Кластер програм хангамж нь зангилааны аль нэг нь эвдэрсэн тохиолдолд програмыг серверээс сервер рүү зөв автоматаар шилжүүлэх боломжийг олгодог. Энэ тохиолдолд техник хангамжийг ачаалах нь илүү үр дүнтэй боловч хэрэв алдаа гарвал бүх системийн програмууд нэг сервер дээр ажиллаж байгаа нь гүйцэтгэлийн хувьд хүсээгүй үр дагаварт хүргэж болзошгүй юм. Үүнээс гадна та нэг сервер дээр олон програм ажиллуулах боломжтой эсэхийг анхаарч үзэх хэрэгтэй.

N+1 тохиргоо

Энэ тохиргоонд аль хэдийн хоёроос илүү зангилаа багтсан бөгөөд тэдгээрийн дунд нэг тусгай зориулалтын, илүүдлийн нэг байдаг (Зураг 4). Өөрөөр хэлбэл N ажиллаж байгаа сервер бүрт нэг халуун зогсолт байдаг. Хэрэв эвдрэл гарсан тохиолдолд програм нь асуудлын зангилаанаас тусгай зориулалтын чөлөөт зангилаа руу "шилждэг". Ирээдүйд кластерын администратор бүтэлгүйтсэн зангилааг сольж, зогсолтын горимд шилжүүлэх боломжтой болно.

N+1 хувилбар нь бүх ажлын зангилаанд зогсолтын зангилаа үргэлж ижил хэвээр байх N-ээс 1 хүртэлх уян хатан бус тохиргоо юм. Идэвхтэй сервер доголдсон тохиолдолд үйлчилгээ зогсолтын горимд шилжиж, бүтэлгүйтсэн зангилаа идэвхжих хүртэл систем нь нөөц хуулбаргүй хэвээр байна.

Бүх кластерийн тохиргооноос N + 1 нь нарийн төвөгтэй байдал, тоног төхөөрөмжийн үр ашгийн хувьд хамгийн үр дүнтэй нь байж магадгүй юм. Доорх хүснэгт. 1 нь энэ тооцоог баталж байна.

N-ээс N хүртэлх тохиргоо

Энэ нь тооцоолох нөөцийн ашиглалтын хувьд хамгийн үр дүнтэй тохиргоо юм (Зураг 5). Тэнд байгаа бүх серверүүд ажиллаж байгаа бөгөөд тус бүр нь кластерийн системийн нэг хэсэг болох програмуудыг ажиллуулдаг. Хэрэв зангилааны аль нэгэнд алдаа гарвал програмуудыг тогтоосон бодлогын дагуу үлдсэн серверүүд рүү шилжүүлдэг.

Ийм системийг зохион бүтээхдээ програмуудын нийцтэй байдал, зангилаанаас зангилаа руу "шилж" байх үед тэдгээрийн холболт, серверийн ачаалал, сүлжээний зурвасын өргөн болон бусад олон зүйлийг харгалзан үзэх шаардлагатай. Энэ тохиргоо нь дизайн хийх, ажиллуулахад хамгийн төвөгтэй боловч кластерын нөөцийг ашиглах үед таны техник хангамжид хамгийн их үнэ цэнийг өгдөг.

Кластерийн тохиргооны үнэлгээ

Хүснэгтэнд. Төрөл бүрийн кластерийн тохиргооны талаар дээр дурдсан зүйлийг 1-р тоймлон харуулав. Үнэлгээг дөрвөн онооны системээр (4 - хамгийн өндөр оноо, 1 - хамгийн бага) өгдөг.

Хүснэгтээс. 1-ээс харахад сонгодог тэгш хэмт бус систем нь дизайн, үйл ажиллагааны хувьд хамгийн энгийн нь юм. Тэгээд захиалагч бие даан ажиллуулж чадвал үлдсэнийг нь гадны засвар үйлчилгээнд шилжүүлэх нь зөв.

Тохиргооны талаархи ярианы төгсгөлд би кластерын цөм нь програмыг зангилаанаас зангилаа руу "шилжүүлэх" командыг автоматаар өгч чадах шалгууруудын талаар хэдэн үг хэлмээр байна. Тохиргооны файл дахь администраторуудын дийлэнх нь зөвхөн нэг шалгуурыг тодорхойлдог - зангилааны ямар ч бүрэлдэхүүн хэсэг байхгүй байх, өөрөөр хэлбэл програм хангамж, техник хангамжийн алдаа.

Үүний зэрэгцээ орчин үеийн кластер програм хангамж нь ачааллыг тэнцвэржүүлэх боломжийг олгодог. Хэрэв зангилааны аль нэгний ачаалал чухал утгад хүрсэн бол зөв тохируулсан бодлоготой бол түүн дээрх програмыг зөв унтрааж, одоогийн ачаалал зөвшөөрч байгаа өөр цэг дээр ажиллуулна. Үүнээс гадна серверийн ачааллыг хянах хэрэгсэл нь статик байж болно - кластерын тохиргооны файл дахь програм нь түүнд хичнээн нөөц хэрэгтэйг зааж өгдөг - ачааллыг тэнцвэржүүлэх хэрэгсэл нь гадны хэрэгсэлтэй (жишээ нь, Precise) нэгтгэсэн үед динамик байж болно. одоогийн системийн ачаалал.

Одоо кластерууд тодорхой хэрэгжилтэд хэрхэн ажилладагийг ойлгохын тулд өндөр хүртээмжтэй аливаа системийн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг харцгаая.

Кластерын үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд

Аливаа цогц цогцолборын нэгэн адил кластер нь тодорхой хэрэгжилтээс үл хамааран техник хангамж, програм хангамжийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс бүрддэг.

Кластер угсарч байгаа тоног төхөөрөмжийн хувьд энд гол бүрэлдэхүүн хэсэг нь серверүүдийн физик болон логик холболтыг хангадаг зангилаа хоорондын холболт эсвэл дотоод кластерийн харилцан холболт юм. Практикт энэ нь давхардсан холболттой дотоод Ethernet сүлжээ юм. Үүний зорилго нь нэгдүгээрт, системийн бүрэн бүтэн байдлыг баталгаажуулсан пакетуудыг дамжуулах (зүрхний цохилт гэж нэрлэгддэг), хоёрдугаарт, эвдрэлийн дараа үүссэн тодорхой дизайн эсвэл схемээр гадна дамжуулах зориулалттай мэдээллийн хөдөлгөөний зангилаа хоорондын солилцоо юм. . Бусад бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь тодорхой байна: кластерийн программ хангамж бүхий үйлдлийн системийг ажиллуулж буй зангилаанууд, кластерийн зангилаанууд хандах боломжтой дискний хадгалалтууд. Мөн эцэст нь нийтлэг сүлжээүүгээр кластер гадаад ертөнцтэй харьцдаг.

Програм хангамжийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь кластер програмын ажиллагааг хянах боломжийг олгодог. Юуны өмнө, энэ нь хуваалцсан үйлдлийн систем юм (заавал хуваалцсан хувилбар биш). Энэ үйлдлийн системийн орчинд кластерын цөм - кластер програм хангамж ажилладаг. Кластерлагдсан, өөрөөр хэлбэл зангилаанаас зангилаа руу шилжих боломжтой эдгээр програмуудыг агентууд гэж нэрлэгддэг жижиг скриптүүдээр удирддаг - эхлүүлдэг, зогсоодог, шалгадаг. Ихэнх ажлуудад зориулсан стандарт агентууд байдаг боловч дизайны үе шатанд тусгай програмуудад зориулсан агентууд байгаа эсэхийг шалгахын тулд нийцтэй байдлын матрицыг шалгах шаардлагатай байдаг.

Кластерийн хэрэгжилт

Програм хангамжийн зах зээл дээр дээр дурдсан кластерийн тохиргооны олон хувилбарууд байдаг. Бараг бүх томоохон сервер, програм хангамж үйлдвэрлэгчид - жишээ нь Microsoft, HP, IBM, Sun, Symantec - энэ чиглэлээр бүтээгдэхүүнээ санал болгодог. Microtest нь Sun Microsystems (www.sun.com) болон Symantec (www.symantec.com)-ийн Veritas Cluster Server (VCS)-ийн Sun Cluster Server (SC) шийдлүүдийг ашиглаж байсан туршлагатай. Администраторын үүднээс авч үзвэл эдгээр бүтээгдэхүүнүүд нь үйл ажиллагааны хувьд маш төстэй байдаг - тэдгээр нь үйл явдалд ижил тохиргоо, хариу үйлдэл үзүүлдэг. Гэхдээ дотоод зохион байгуулалтын хувьд эдгээр нь огт өөр бүтээгдэхүүн юм.

SC-ийг Sun компани өөрийн Solaris үйлдлийн системд зориулан бүтээсэн тул зөвхөн тухайн үйлдлийн систем (SPARC болон x86) дээр ажилладаг. Үүний үр дүнд суулгах явцад SC нь OS-тэй гүн гүнзгий нэгтгэгдэж, түүний нэг хэсэг болох Solaris цөмийн нэг хэсэг болдог.

VCS нь одоогоор түгээмэл хэрэглэгддэг бараг бүх үйлдлийн системүүд болох AIX, HP-UX, Solaris, Windows, Linux-тай ажилладаг олон платформын бүтээгдэхүүн бөгөөд кластерт хамаарах бусад програмуудын ажиллагааг хянадаг нэмэлт хэрэгсэл юм. .

Бид эдгээр хоёр системийн дотоод хэрэгжилтийг авч үзэх болно - SC болон VCS. Гэсэн хэдий ч нэр томъёоны зөрүү, дотоод бүтэц нь огт өөр боловч администраторын харилцан үйлчлэлцдэг хоёр системийн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь үндсэндээ адилхан гэдгийг бид дахин онцолж байна.

Sun Cluster Server програм хангамжийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд

SC цөм (Зураг 6) нь Solaris 10 (эсвэл 9) үйлдлийн систем бөгөөд өндөр хүртээмжтэй функцээр хангадаг нэмэлт бүрхүүлтэй (цөмийг ногоон өнгөөр ​​тодруулсан). Дараа нь кластерын цөмөөс гаргаж авсан үйлчилгээгээ үзүүлдэг дэлхийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд (цайвар ногоон) байна. Эцэст нь, хамгийн дээд хэсэгт - захиалгат бүрэлдэхүүн хэсгүүд.

HA хүрээ нь кластер үйлчилгээ үзүүлэхийн тулд Solaris цөмийг өргөтгөх бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Хүрээний даалгавар нь зангилааг кластер горимд ачаалах кодыг эхлүүлэх замаар эхэлдэг. Хүрээний гол үүрэг бол зангилаа хоорондын харилцан үйлчлэл, кластерын төлөв байдлыг удирдах, түүнд гишүүнчлэл юм.

Зангилаа хоорондын холбооны модуль нь зангилааны хооронд зүрхний цохилтын мессежийг дамжуулдаг. Энэ богино мессежүүд, хөрш зэргэлдээ зангилааны хариуг баталгаажуулах. Мэдээлэл болон хэрэглээний харилцан үйлчлэлийг зангилаа хоорондын харилцааны нэг хэсэг болгон HA хүрээ удирддаг. Үүнээс гадна, хүрээ нь кластерийн тохиргооны бүрэн бүтэн байдлыг удирдаж, шаардлагатай бол сэргээх, шинэчлэх ажлыг гүйцэтгэдэг. Чуулгын төхөөрөмжөөр дамжуулан шударга байдлыг хангадаг; шаардлагатай бол дахин тохируулга хийнэ. Чуулгын төхөөрөмж гэдэг нэмэлт механизмхуваалцсан файлын системийн жижиг хэсгүүдээр дамжуулан кластерийн зангилааны бүрэн бүтэн байдлыг шалгах. IN Хамгийн сүүлийн үеийн хувилбар SC 3.2 кластерын тусламжтайгаар кластерийн системээс гадуур чуулгын төхөөрөмжийг хуваарилах, өөрөөр хэлбэл ашиглах боломжтой болсон. нэмэлт сервер Solaris платформ дээр TCP/IP дээр ашиглах боломжтой. Амжилтгүй болсон кластерийн гишүүдийг тохиргооноос хассан. Дахин ажиллаж эхлэх элемент автоматаар тохиргоонд орно.

Глобал бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн функцууд нь HA хүрээнээс гаралтай. Үүнд:

• нийтлэг кластер төхөөрөмжийн нэрийн орон зайтай глобал төхөөрөмжүүд;
• өөрийн дотоод файлын системд байгаа юм шиг зангилаа бүрийн систем дэх файл бүрт хандах хандалтыг зохион байгуулдаг глобал файлын үйлчилгээ;
• ачааллыг тэнцвэржүүлэх, нэг IP-ээр кластерын үйлчилгээнд хандах боломжийг олгодог дэлхийн сүлжээний үйлчилгээ.

Тусгай бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь кластерийн орчныг удирддаг дээд түвшинпрограмын интерфейс. Үүгээр дамжуулан удирдлагыг явуулах боломжтой GUI, мөн дамжуулан тушаалын мөр. Програмын ажиллагааг хянах, эхлүүлэх, зогсоох модулиудыг агент гэж нэрлэдэг. Бэлэн агентуудын номын сан байдаг стандарт програмууд; Энэ жагсаалт гарах бүрт нэмэгддэг.

Veritas Cluster Server програм хангамжийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд

Хоёр зангилаа VCS кластерийг бүдүүвч зурагт үзүүлэв. 7. VCS дахь зангилаа хоорондын холбоо нь LLT ба GAB гэсэн хоёр протокол дээр суурилдаг. VCS нь кластерын бүрэн бүтэн байдлыг хадгалахын тулд дотоод сүлжээг ашигладаг.

LLT (Low Latency Transport) нь Veritas-ын боловсруулсан протокол бөгөөд IP стекийг өндөр үр ашигтай орлуулах зорилгоор Ethernet сүлжээгээр ажилладаг бөгөөд бүх дотоод харилцаа холбооны зангилаанд ашиглагддаг. Зангилаа хоорондын харилцаа холбоонд шаардлагатай илүүдэл нь дор хаяж хоёр бүрэн бие даасан дотоод сүлжээг шаарддаг. VSC нь сүлжээ болон системийн эвдрэлийг ялгахын тулд энэ нь зайлшгүй шаардлагатай.

LLT протокол нь замын хөдөлгөөний хуваарилалт, зүрхний цохилтыг илгээх гэсэн хоёр үндсэн үүргийг гүйцэтгэдэг. LLT нь бүх дотоод холбоосуудын хооронд зангилаа хоорондын харилцааг хуваарилдаг (тэнцвэрлэдэг). Энэхүү схем нь бүх дотоод урсгалыг дотоод сүлжээнүүдийн дунд санамсаргүй байдлаар хуваарилдаг (хамгийн ихдээ найм байж болно) бөгөөд энэ нь гүйцэтгэл болон алдааны тэсвэржилтийг сайжруулдаг. Нэг холбоос эвдэрсэн тохиолдолд өгөгдлийг бусад руу шилжүүлэх болно. Нэмж дурдахад LLT нь GAB-ийн ашигладаг сүлжээгээр зүрхний цохилтын урсгалыг илгээх үүрэгтэй.

GAB (Group Membership Services/Atomic Broadcast) нь VCS-д дотоод харилцаанд ашигладаг хоёр дахь протокол юм. Тэрээр LLT шиг хоёр ажлыг хариуцдаг. Эхнийх нь кластер дахь зангилааны гишүүнчлэл юм. GAB нь зангилаа бүрээс зүрхний цохилтыг LLT-ээр хүлээн авдаг. Хэрэв систем нь зангилаанаас удаан хугацааны туршид хариу өгөхгүй бол түүний төлөвийг ДООШ - ажиллахгүй гэж тэмдэглэнэ.

GAB-ийн хоёр дахь үүрэг бол кластер хоорондын найдвартай холбоог хангах явдал юм. GAB нь бүх зангилааны хооронд дамжуулалт болон цэгээс цэг рүү мессежийг баталгаатай хүргэх боломжийг олгодог.

VCS-ийн хяналтын бүрэлдэхүүн хэсэг нь систем бүр дээр ажилладаг VCS хөдөлгүүр буюу HAD (High Availability демон) юм. Тэрээр дараахь зүйлийг хариуцдаг.

• тохиргооны файлуудаас олж авсан ажлын тохиргоог бий болгох;
• кластерт нэгдэж буй шинэ зангилааны хоорондох мэдээллийн хуваарилалт;
• кластерын администраторын (оператор) оролтыг боловсруулах;
• бүтэлгүйтсэн тохиолдолд ердийн үйлдэл хийх.

HAD нь нөөцийг хянах, удирдахын тулд агентуудыг ашигладаг. Нөөцийн төлөв байдлын талаарх мэдээллийг агентуудаас цуглуулдаг орон нутгийн системүүдбөгөөд кластерын бүх гишүүдэд дамждаг. Зангилаа бүрийн HAD нь бусад зангилаанаас мэдээлэл хүлээн авч, бүхэл системийн өөрийн зургийг шинэчилдэг. HAD нь хуулбарласан төлөвийн машин RSM-ийн үүргийг гүйцэтгэдэг, өөрөөр хэлбэл зангилаа бүр дээрх цөм нь бусад бүх зангилаатай бүрэн синхрончлогдсон нөөцийн төлөвийн зурагтай байдаг.

VSC кластерыг Java консолоор эсвэл вэбээр удирддаг.

Юу нь дээр вэ

Аль кластерыг хэзээ ашиглах нь илүү дээр вэ гэсэн асуултыг бид дээр дурдсан. SC бүтээгдэхүүнийг Sun өөрийн үйлдлийн системд зориулж бичсэн бөгөөд үүнтэй гүн гүнзгий нэгтгэгдсэн гэдгийг бид дахин онцолж байна. VCS нь олон платформтой бүтээгдэхүүн тул илүү уян хатан байдаг. Хүснэгтэнд. 2-т эдгээр хоёр шийдлийн зарим боломжуудыг харьцуулсан болно.

Эцэст нь хэлэхэд би Solaris орчинд SC ашиглахыг дэмжсэн өөр нэг аргументыг хэлмээр байна. Нэг үйлдвэрлэгч - Sun Microsystems-ийн техник хангамж, програм хангамжийг хоёуланг нь ашиглан хэрэглэгч бүхэл бүтэн шийдэлд зориулж "нэг цонх" үйлчилгээг авдаг. Одоо борлуулагчид нийтлэг чадамжийн төвүүдийг бий болгож байгаа хэдий ч программ хангамж, техник хангамж үйлдвэрлэгчдийн хооронд хүсэлтийг дамжуулах хугацаа нь системийн хэрэглэгчдэд үргэлж тохирохгүй байгаа ослын үед хариу өгөх хурдыг бууруулах болно.

Нутаг дэвсгэрийн хувьд тархсан кластер

Нэг сайт дотор өндөр хүртээмжтэй кластер хэрхэн бүтээгдэж, ажиллаж байгааг бид авч үзсэн. Ийм архитектур нь зөвхөн нэг зангилаа болон түүнтэй холбоотой өгөгдөл доторх орон нутгийн асуудлаас хамгаалж чадна. Техникийн, байгалийн болон бусад тохиолдолд сайтыг бүхэлд нь хамарсан асуудал гарсан тохиолдолд бүхэл бүтэн системд нэвтрэх боломжгүй болно. Өнөөдөр улам олон ажлууд гарч ирж байгаа бөгөөд энэ нь зөвхөн сайт дотор төдийгүй газарзүйн хувьд тархсан мэдээллийн төвүүдийн хооронд үйлчилгээг шилжүүлэхийг шаарддаг. Ийм шийдлүүдийг боловсруулахдаа шинэ хүчин зүйлсийг харгалзан үзэх шаардлагатай - сайт хоорондын зай, сувгийн зурвасын өргөн гэх мэт. Аль хуулбарыг илүүд үзэх вэ - синхрон эсвэл асинхрон, хост эсвэл массив, ямар протокол ашиглах вэ? Төслийн амжилт нь эдгээр асуудлыг шийдэхээс хамаарна.

Үндсэн сайтаас нөөцлөх сайт руу өгөгдлийг хуулбарлах нь ихэвчлэн алдартай багцуудын аль нэгийг ашиглан хийгддэг: Veritas Volume Replicator, EMC SRDF, Hitachi TrueCopy, Sun StorageTek Availability Suite.

Техник хангамжийн доголдол, программ хангамж эсвэл мэдээллийн санд асуудал гарсан тохиолдолд кластерийн программ хангамж эхлээд програмын үйлчилгээг үндсэн сайтын өөр зангилаа руу шилжүүлэхийг оролдоно. Хэрэв үндсэн сайт ямар нэгэн шалтгаанаар гадаад ертөнцөд нэвтрэх боломжгүй бол DNS зэрэг бүх үйлчилгээнүүд хуулбарлалтын улмаас өгөгдөл аль хэдийн байгаа нөөц сайт руу шилжинэ. Тиймээс хэрэглэгчдийн хувьд үйлчилгээг дахин эхлүүлсэн.

Энэ аргын сул тал нь тоног төхөөрөмж, сүлжээний дэд бүтэц бүхий нэмэлт "халуун" сайтыг байрлуулах асар их зардал юм. Гэсэн хэдий ч бүрэн хамгаалалтын ашиг тус нь эдгээр нэмэлт зардлаас илүү байж болно. Хэрэв төв зангилаа удаан хугацаанд үйлчилгээ үзүүлэх боломжгүй бол энэ нь их хэмжээний алдагдалд хүргэж, бизнесийг үхэлд хүргэж болзошгүй юм.

Гамшгийн өмнөх системийн туршилт

Symantec-ийн судалгаагаар компаниудын дөнгөж 28% нь гамшгаас хамгаалах төлөвлөгөөг туршиж үздэг. Харамсалтай нь зохиогчтой энэ асуудлаар ярилцах ёстой байсан ихэнх үйлчлүүлэгчид ийм төлөвлөгөө огт байгаагүй. Туршилт хийхгүй байгаа шалтгаан нь администраторуудын цаг зав хомс, үүнийг "амьд" систем дээр хийх дургүй, туршилтын тоног төхөөрөмж дутмаг байдаг.

Туршилтын хувьд та VSC багцад багтсан симуляторыг ашиглаж болно. VCS-ийг кластерийн программ хангамж болгон ашиглахаар сонгосон хэрэглэгчид Cluster Server Simulator дээр тохиргоогоо туршиж үзэх боломжтой бөгөөд энэ нь тэдэнд компьютер дээрх зангилаа хоорондын програмын шилжих стратегийг шалгах боломжийг олгодог.

Дүгнэлт

Өндөр түвшний хүртээмжтэй үйлчилгээ үзүүлэх ажил нь техник хангамж, програм хангамжийн өртөг, системийн цаашдын засвар үйлчилгээ, техникийн дэмжлэгийн зардлын хувьд маш үнэтэй байдаг. Онолын энгийн бөгөөд энгийн суурилуулалтаас үл хамааран кластер систем нь гүнзгийрүүлэн судлахад төвөгтэй, үнэтэй шийдэл болж хувирдаг. Энэ нийтлэлд системийн техникийн талыг зөвхөн ерөнхийд нь авч үзсэн бол кластерын зарим асуудал, жишээлбэл, гишүүнчлэлийг тодорхойлох талаар тусдаа нийтлэл бичиж болно.

Кластерууд нь ихэвчлэн бизнесийн чухал ажлуудад зориулагдсан байдаг бөгөөд нэг нэгж зогсолт нь их хэмжээний алдагдалд хүргэдэг, жишээлбэл, тооцооны системд. Кластерыг хаана ашиглах нь оновчтой болохыг тодорхойлсон дараах дүрмийг санал болгож болно: үйлчилгээний зогсолт нь нэг цаг хагасаас хэтрэхгүй байвал кластер нь оновчтой шийдэл болно. Бусад тохиолдолд та хямд үнэтэй сонголтыг авч үзэж болно.

Кластер (компьютерийн бүлэг)

Ачааллыг тэнцвэржүүлэх кластерууд

Тэдгээрийн үйл ажиллагааны зарчим нь хүсэлтийг нэг буюу хэд хэдэн оролтын зангилаагаар хуваарилахад суурилдаг бөгөөд энэ нь тэдгээрийг бусад тооцооллын зангилаа руу боловсруулахад чиглүүлдэг. Ийм кластерын анхны зорилго нь гүйцэтгэл боловч найдвартай байдлыг нэмэгдүүлэх аргуудыг ихэвчлэн ашигладаг. Үүнтэй төстэй загварыг серверийн ферм гэж нэрлэдэг. Програм хангамж (програм хангамж) нь арилжааны (OpenVMS, MOSIX, Platform LSF HPC, Solaris Cluster, Moab Cluster Suite, Maui Cluster Scheduler) эсвэл үнэгүй (OpenMosix, Sun Grid Engine, Linux Virtual Server) байж болно.

Тооцооллын кластерууд

Кластеруудыг тооцоолох зорилгоор, ялангуяа шинжлэх ухааны судалгаанд ашигладаг. Тооцоолох кластеруудын хувьд чухал үзүүлэлтүүд нь хөвөгч цэгийн тоо (флоп) дээрх үйлдлүүд дэх процессорын өндөр гүйцэтгэл, нэгтгэх сүлжээний хоцрогдол багатай, бага ач холбогдолтой - мэдээллийн сан, вэб үйлчилгээнд илүү чухал ач холбогдолтой I / O үйлдлийн хурд юм. Тооцооллын кластерууд нь даалгаврыг холбох сүлжээгээр өгөгдөл солилцдог зэрэгцээ гүйцэтгэх салбаруудад хуваах замаар нэг компьютертэй харьцуулахад тооцооллын хугацааг багасгах боломжийг олгодог. Ердийн нэг тохиргоо нь Linux үйлдлийн системийг ажиллуулж, Ethernet сүлжээ, Myrinet, InfiniBand эсвэл бусад харьцангуй хямд сүлжээгээр холбогдсон, нийтэд нээлттэй бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс угсарсан компьютеруудын багц юм. Ийм системийг ихэвчлэн Beowulf кластер гэж нэрлэдэг. Өндөр хүчин чадалтай кластерууд нь онцгой шинж чанартай байдаг (Англи товчлолоор тэмдэглэгдсэн) HPC кластер - Өндөр хүчин чадалтай тооцоолох кластер). Хамгийн хүчирхэг өндөр хүчин чадалтай компьютеруудын жагсаалт (Англи товчлолоор бас нэрлэж болно HPC) дэлхийн TOP500 жагсаалтаас олж болно. Орос улсад ТУХН-ийн орнуудын хамгийн хүчирхэг компьютеруудын үнэлгээ байдаг.

Тархсан тооцоолох систем (сүлжээ)

Ийм системийг ихэвчлэн кластер гэж үздэггүй боловч тэдгээрийн зарчим нь кластер технологитой үндсэндээ төстэй байдаг. Тэдгээрийг мөн сүлжээний систем гэж нэрлэдэг. Гол ялгаа нь зангилаа бүрийн хүртээмж багатай, өөрөөр хэлбэл тухайн цаг хугацаанд нь түүний ажиллагааг баталгаажуулах боломжгүй байдаг (ашиглалтын явцад зангилаанууд холбогдож, салгагддаг) тул ажлыг хэд хэдэн бие даасан процессуудад хуваах ёстой. Ийм систем нь кластераас ялгаатай нь нэг компьютер шиг харагдахгүй, харин тооцооллыг түгээх хялбаршуулсан хэрэгсэл болж өгдөг. Энэ тохиолдолд тохиргооны тогтворгүй байдал нь олон тооны зангилаагаар нөхөгддөг.

Програмчлалын дагуу зохион байгуулагдсан серверүүдийн кластер

Кластер системүүд нь хамгийн хурдан системүүдийн жагсаалтад зохих байр суурийг эзэлдэг бөгөөд үнийн хувьд суперкомпьютерээс хамаагүй илүү байдаг. 2008 оны 7-р сарын байдлаар TOP500 үнэлгээний 7-р байранд SGI Altix ICE 8200 кластер (Чиппева Фоллс, Висконсин, АНУ) оржээ.

Суперкомпьютерийн харьцангуй хямд хувилбар бол үнэгүй програм хангамж дээр суурилсан энгийн хямд компьютеруудаас бүтээгдсэн Beowulf концепцид суурилсан кластерууд юм. Нэг нь практик жишээнүүдийм систем нь Stone Soupercomputer (Оак Ридж, Теннесси, АНУ).

Хамгийн том хувийн эзэмшлийн кластерийг (1000 процессортой) Жон Коза барьсан.

Өгүүллэг

Кластер бий болсон түүх нь компьютерийн сүлжээний эхэн үеийн хөгжилтэй салшгүй холбоотой юм. Компьютерийн хооронд өндөр хурдны харилцаа бий болсон шалтгаануудын нэг нь тооцоолох нөөцийг нэгтгэх найдвар байв. 1970-аад оны эхээр TCP/IP дизайны баг болон Xerox PARC лаборатори нь сүлжээний стандартыг тогтоосон. Мөн DEC-ийн үйлдвэрлэсэн компьютерт зориулсан Hydra үйлдлийн систем (“Hydra”) гарч ирэв.Үүний үндсэн дээр үүсгэсэн кластерийг C.mpp (Питтсбург, Пенсильвани, АНУ,) гэж нэрлэжээ. Гэсэн хэдий ч 2000 оныг хүртэл ихэвчлэн SunOS (Sun Microsystems-ийн BSD-д суурилсан үйлдлийн систем)-ээс сүлжээгээр даалгавар, файлуудыг хялбархан хуваалцах механизмыг боловсруулжээ.

Анхны арилжааны кластерийн төсөл нь тус хотод Datapoint-ын бүтээсэн ARCNet байсан бөгөөд энэ нь ашиггүй байсан тул DEC өөрийн VAXcluster-ийг бүтээх жил хүртэл кластер байгуулах ажил хөгжөөгүй. үйлдлийн систем VAX/VMS. ARCNet болон VAXcluster нь зөвхөн хамтарсан тооцоололд зориулагдсан төдийгүй бас бүтээгдсэн хуваалцахөгөгдлийн бүрэн бүтэн байдал, хоёрдмол утгагүй байдлыг харгалзан файлын систем болон дагалдах хэрэгслүүд. VAXCluster (одоо VMSCluster гэж нэрлэдэг) нь Alpha болон Itanium процессоруудыг ашигладаг OpenVMS үйлдлийн системийн салшгүй бүрэлдэхүүн хэсэг юм.

Өөр хоёр эртний алдартай кластер бүтээгдэхүүнд Tandem Hymalaya (HA анги) болон IBM S/390 Parallel Sysplex (1994) орно.

Энгийн хувийн компьютерээс кластер үүсгэсэн түүх нь Parallel Virtual Machine төсөлтэй холбоотой. 2009 онд энэхүү виртуал суперкомпьютерийн программ хангамж нь кластеруудыг шууд үүсгэх боломжийг нээж өгсөн. Үүний үр дүнд тухайн үед бий болсон бүх хямд кластеруудын нийт гүйцэтгэл нь "ноцтой" арилжааны системийн хүчин чадлын нийлбэрээс давсан.

Мэдээлэл дамжуулах сүлжээгээр холбогдсон хямд хувийн компьютер дээр суурилсан кластеруудыг бүтээх ажлыг Америкийн сансар судлалын агентлаг (НАСА) хотод үргэлжлүүлж, дараа нь Беовулф хотод энэ зарчмын дагуу тусгайлан зохион бүтээсэн кластеруудыг боловсруулжээ. Ийм системүүдийн амжилт нь UNIX үүссэн цагаас хойш оршин тогтнож байсан сүлжээний сүлжээг хөгжүүлэхэд түлхэц болсон.

Програм хангамж

Сервер хоорондын харилцан үйлчлэлийг зохион байгуулах өргөн хэрэглэгддэг хэрэгсэл бол хэл болон Фортраныг дэмждэг MPI номын сан юм. Үүнийг жишээ нь MM5 цаг агаарын симуляцийн программд ашигладаг.

Solaris үйлдлийн систем нь Solaris Cluster программ хангамжийг хангадаг бөгөөд энэ нь Solaris-ийг ажиллуулж буй серверүүдэд өндөр хүртээмжтэй байх, дампууралт өгөхөд ашиглагддаг. OpenSolaris-д зориулсан нээлттэй эхийн хэрэгжүүлэлт байдаг OpenSolaris HA кластер.

GNU/Linux хэрэглэгчдийн дунд хэд хэдэн програм түгээмэл байдаг:

• distcc , MPICH болон бусад нь програмын ажлыг зэрэгцүүлэх тусгай хэрэгсэл юм. distcc нь GNU хөрвүүлэгчийн цуглуулгад зэрэгцээ эмхэтгэх боломжийг олгодог.
• Linux Virtual Server, Linux-HA - Тооцоолох серверүүдийн хооронд хүсэлтийг түгээх зангилааны програм хангамж.
• MOSIX , openMosix , Kerrighed, OpenSSI - цөмд суурилуулсан, нэгэн төрлийн зангилааны хооронд даалгавруудыг автоматаар хуваарилдаг бүрэн ажиллагаатай кластерийн орчин. OpenSSI, openMosix, Kerrighed нар бий зангилааны хооронд.

2003 онд FreeBSD 4.8-аас салаалсан DragonFly BSD цөмд кластер механизмуудыг суулгахаар төлөвлөж байна. Цаашид ч бас хувиргана үйлдлийн системийн нэгдсэн орчин.

Microsoft нь Windows үйлдлийн системд зориулсан HA кластерийг гаргасан. Энэ нь Digital Equipment Corporation технологийн үндсэн дээр бүтээгдсэн, кластер дахь 16 (2010 оноос хойш) цэгүүдийг дэмждэг, мөн SAN (Storage Area Network) дээр ажилладаг гэсэн үзэл бодол байдаг. Түгээмэл програмуудыг дэмжихийн тулд API багцыг ашигладаг бөгөөд кластерт ажиллах шаардлагагүй програмуудтай ажиллах хоосон зай байдаг.

2006 оны 6-р сард гарсан Windows Compute Cluster Server 2003 (CCS) нь кластер тооцоолол шаарддаг өндөр түвшний програмуудад зориулагдсан. Энэхүү хувилбар нь суперкомпьютерийн хүч чадалд хүрэхийн тулд кластерлагдсан олон компьютерт ашиглахаар бүтээгдсэн. Windows Compute Cluster Server дээрх кластер бүр нь ажлын байрыг хуваарилдаг нэг буюу хэд хэдэн мастер машин, үндсэн ажлыг гүйцэтгэдэг хэд хэдэн боол машинаас бүрдэнэ. 2008 оны 11-р сард Windows HPC Server 2008 нь Windows Compute Cluster Server 2003-ыг орлохоор танилцуулагдсан.

Орос улсад кластерийн системийг (CS) хөгжүүлэх

Кластер нь өндөр хурдны холбооны хэрэгслээр холбогдсон стандарт тооцооллын зангилааны үндсэн дээр бүтээгдсэн модульчлагдсан олон процессорын систем юм. Одоо "кластер" болон "супер компьютер" гэсэн үгс нь ихэвчлэн ижил утгатай боловч үүнийг баттай хэлэхээс өмнө техник хангамж нь урт хугацааны хувьслын мөчлөгийг туулсан. Компьютер гарч ирснээс хойшхи эхний 30 жилийн хугацаанд буюу 1980-аад оны дунд үе хүртэл "супер компьютер" технологийг зөвхөн тусгай, ялангуяа хүчирхэг процессор үйлдвэрлэх гэж ойлгодог байв. Гэсэн хэдий ч нэг чиптэй микропроцессор гарч ирснээр "масс" болон "онцгой хүчирхэг" процессоруудын ялгааг бараг арилгасан бөгөөд энэ мөчөөс эхлэн суперкомпьютер бүтээх цорын ганц арга бол процессоруудыг нэгтгэж нэг асуудлыг зэрэгцээ шийдвэрлэх явдал байв. Оросын MVS-1000M суперкомпьютерийг бүтээгчдийн нэг Алексей Лацис "Супер компьютерийг хэрхэн бүтээх, ашиглах вэ" номондоо үүнийг "супер компьютерын анхны хувьсгал" гэж нэрлэсэн.

1990-ээд оны дунд үе хүртэл. Суперкомпьютерийн технологийг хөгжүүлэх гол чиглэл нь массын микро схемээс тусгай олон процессорын системийг барихтай холбоотой байв. Шинээр гарч ирж буй аргуудын нэг болох SMP (Symmetric Multi Processing) нь нийтлэг санах ойг ашиглан олон процессоруудыг нэгтгэхийг илэрхийлсэн бөгөөд энэ нь програмчлалыг ихээхэн хөнгөвчилсөн боловч санах ойд өндөр шаардлага тавьдаг. Зангилааны тоо хэдэн арван болж нэмэгдсэнээр ийм системийн гүйцэтгэлийг хадгалах нь бараг боломжгүй байв. Нэмж дурдахад энэ арга техник хангамжийг хэрэгжүүлэхэд хамгийн үнэтэй нь болсон. Илүү хямд бөгөөд бараг хязгааргүй өргөтгөх боломжтой арга бол MPP (Massively Parallel Processing) арга байсан бөгөөд бие даасан тусгай тооцооллын модулиудыг тусгайлсан холбооны сувгаар нэгтгэсэн бөгөөд хоёулаа тусгай суперкомпьютерт зориулж бүтээгдсэн бөгөөд өөр ямар ч зорилгоор ашиглагдаагүй.

Ажлын станцуудын кластер гэгчийг бий болгох санаа нь үнэндээ МАН-ын аргын хөгжүүлэлт байсан, учир нь МАН-ын систем нь логикийн хувьд ердийн орон нутгийн сүлжээнээс тийм ч их ялгаатай байгаагүй. Дотоод сүлжээОлон процессор суперкомпьютер болгон ашигладаг зохих программ хангамж бүхий стандарт хувийн компьютерууд нь орчин үеийн кластерийн өвөг дээдэс болсон. Энэ санаа нь 1990-ээд оны дундуур өндөр хурдтай байх үед улам боловсронгуй болсон PCI автобусмөн гадаад төрх нь хямдхан, гэхдээ хурдан сүлжээ. Fast Ethernet кластерууд харилцаа холбооны чадавхийн хувьд тусгайлсан MPP системийг гүйцэж эхлэв. Энэ нь цуваа ашиглан стандарт цуваа компьютерээс бүрэн эрхт MPP системийг бий болгож чадна гэсэн үг юм харилцаа холбооны технологи, мөн ийм систем нь дунджаар хоёр баллын дарааллаар хямд байсан.

"Эхний үеийн" кластерийн архитектуртай хамгийн алдартай суперкомпьютерууд энд байна: Beowulf (1994, NASA Goddard Space Flight Center) - Intel 486DX4/100 MHz процессор дээр суурилсан 16 процессорын кластер; Avalon (1998, Лос Аламосын үндэсний лаборатори) - Альфа 21164A/533 МГц процессор дээр суурилсан Линукс кластер. Эхэндээ Avalon нь 68 процессороос бүрдэж байсан бол дараа нь тэдний тоо 140 болж нэмэгдсэн; 48.6 GFlops*-ын LINPACK тестийн гүйцэтгэлээр 152 процессортой IBM RS/6000 SP SMP системийн зэрэгцээ дэлхийн хамгийн хүчирхэг 500 компьютерын 12 дахь хэвлэлд 113-р байранд орсон. TorbOO-д багтсан анхны дотоодын систем бол KVANT судалгааны хүрээлэн, Оросын ШУА-ийн Хэрэглээний математикийн хүрээлэнгийн үйлдвэрлэсэн MVS-1000M кластер юм. Энэ нь DEC-Compaq-ийн Alpha 21164 процессор дээр суурилсан 384 зангилаанаас бүрдсэн.

* Flops (секундэд хөвөх цэгийн үйлдлүүд) - секундэд хөвөх цэгийн үйлдлийн тоо, суперкомпьютерийн гүйцэтгэлийн хэмжүүр. GFlops (гигафлопс) - секундэд нэг тэрбум хөвөгч цэгийн үйлдэл; TFlops (терафлоп) - секундэд нэг их наяд хөвөх цэгийн үйлдэл. Өнөөгийн хамгийн хүчирхэг суперкомпьютерын бодит гүйцэтгэл нь 136 TFlops-ээс давсан; Жилийн өмнө энэ үзүүлэлт 35 TFlops байсан.

Суперкомпьютеруудын оргил ба бодит гүйцэтгэлийг ялгах. Олон процессорын системийн (кластер, SMP систем гэх мэт) дээд зэргийн гүйцэтгэл нь практикт хүрэх боломжгүй онолын үнэ цэнэ юм. Энэ нь процессорын хамгийн дээд гүйцэтгэлийг систем дэх процессоруудын тоогоор үржүүлэх замаар олж авдаг. CPU-ийн хамгийн дээд гүйцэтгэлийг түүний цагийн хурдыг нэг цагийн мөчлөгт гүйцэтгэсэн үйлдлүүдийн хамгийн их тоогоор үржүүлэх замаар олж авдаг. Кластерын бодит гүйцэтгэл нь бодит асуудлыг (академийн эсвэл үйлдвэрлэлийн) шийдвэрлэх үед олж авсан гүйцэтгэл юм. Жишээлбэл, Top500 үнэлгээний системүүдийг LINPACK тестийн үр дүнгийн дагуу эрэмбэлсэн бөгөөд энэ нь шугаман тэгшитгэлийн системийг шийдвэрлэх бодит академик асуудал юм.

Кластер технологийг хөгжүүлэх шинэ хүчирхэг түлхэц нь илүү дэвшилтэт харилцаа холбооны сүлжээ бий болсноос гадна шинээр гарсан масс процессоруудын гүйцэтгэлийг хурдацтай нэмэгдүүлж, өндөр хүчин чадалтай шийдлүүдийг урьд өмнөхөөс илүү хямд болгосон. Жишээлбэл, TorbOO-д багтсан дотоодын хоёр дахь кластер болох SKIF K-500 нь 128-ийн үндсэн дээр баригдсан. Intel процессорууд Xeon болон SCI системийн сүлжээ. 2003 оны намар Орос-Беларусийн улсын суперкомпьютерийн SKIF программд зориулан бүтээгдсэн энэхүү кластер нь 423.6 GFlops бодит гүйцэтгэлээр рейтингийн 407-р байрыг эзэлжээ. Төрийн хөтөлбөрийн хоёр дахь "дээд" кластер, 576-д суурилсан "SKIF K-1000" AMD процессорууд Opteron болон InfiniBand системийн сүлжээ нь 2004 оны 10-р сард гарч ирсэн бөгөөд 2,032 TFlops-ийн бодит гүйцэтгэлээр Top500-ийн шилдэг зуутын тоонд багтжээ. Беларусь улсад суурилуулсан SKIF хоёр кластерыг Оросын ШУА-ийн Мэдээллийн системийн хүрээлэн, Беларусийн түншүүдийн оролцоотойгоор T-Platforms барьсан бөгөөд Оросын супер компьютерийн технологийг ашигласан. Одоогийн байдлаар ОХУ-ын хамгийн хүчирхэг кластер бол MVS 15000BM бөгөөд 5.3 Tflops-ээс дээш бодит гүйцэтгэлтэй, Топ 500-д 56-д ордог бөгөөд хэлтэс хоорондын суперкомпьютерийн төвд (MSC RAS) суурилуулсан. Кластер нь PowerPC процессорууд болон Myrinet системийн сүлжээнд суурилсан IBM тооцооллын зангилаанаас бүтээгдсэн.

Сүүлийн жилүүдэд кластер технологийн хурдацтай хөгжиж байгаа нь Топ 500 жагсаалтын дүн шинжилгээнээс тодорхой харагдаж байна: 2000-2004 онд жагсаалтад кластеруудын эзлэх хувь 2.2% -иас 60.8% хүртэл өссөн байна. Хэрэв 2000 онд 40-ийн дотор хамгийн их хүчирхэг суурилуулалтЗөвхөн хоёр кластер (хамгийн хүчирхэг нь - 31-р байр) байсан тул 2004 он гэхэд эхний 40 машин дотор тэдний тоо 24 болжээ. Үүний зэрэгцээ, Top500-ийн хамгийн сүүлийн хувилбарын дагуу суперкомпьютер бүтээхэд ашигласан процессоруудын 71.5 гаруй хувь нь массаар үйлдвэрлэгдсэн процессорууд юм. Intel компаниболон AMD.

Кластерийн технологийг тэргүүлэгч үйлдвэрлэгчдийн хамгийн сүүлийн үеийн суперкомпьютерийн бүтээн байгуулалтад ч ашигладаг: жишээлбэл, 136 TFlops-ээс дээш хүчин чадалтай, хамгийн хүчирхэг IBM BlueGene/L суперкомпьютер нь кластерийн архитектурын олон элементийг ашигладаг.

Кластерийн системийн хэрэглээний хүрээ нь одоо өөр бүтэцтэй суперкомпьютерүүдээс нарийссангүй: тэд янз бүрийн үйл явц, үзэгдлийг дуурайх ажлыг амжилттай даван туулж байна. Суперкомпьютерийн загварчлал нь зардлыг ихээхэн бууруулж, шинэ бүтээгдэхүүнийг зах зээлд нэвтрүүлэхийг хурдасгахаас гадна чанарыг нь сайжруулдаг. Жишээлбэл, шинэ машинуудын үнэтэй туршилтын загваруудыг бүтээж, дараа нь инженерийн тооцоо хийхээр хана мөргөхийн оронд та бүх зүйлийг илүү хурдан бөгөөд үнэн зөв тооцоолох боломжтой. компьютерийн загварууд. Үүний ачаар барууны олон автомашины концерн шинэ автомашины загварыг боловсруулах хугацааг тав дахин буюу 10-аас 2 жил болгон бууруулж чаджээ. Геофизикийн өгөгдлийг компьютерээр боловсруулах нь газрын тос, байгалийн хийн ордуудын өндөр нарийвчилсан загварыг бий болгож, худгийг илүү үр ашигтай, аюулгүй, хямдаар ашиглах боломжийг олгодог.

Энэ нь кластерийн технологийг хөгжүүлснээр өндөр хүчин чадалтай тооцооллыг өргөнөөр ашиглах боломжтой болгож, олон төрлийн аж ахуйн нэгжүүдэд давуу талыг ашиглах боломжийг олгосон юм. Дэлхийн хамгийн хүчирхэг 500 компьютерийн хэрэглээний талбарыг ингэж хуваарилж байна: 44.3% - уул уурхай, электроник, автомашин, нисэх болон бусад хүнд үйлдвэр, инженерийн салбар, 20 гаруй хувь нь шинжлэх ухаан, боловсрол, супер компьютер. төвүүд. 18 гаруй хувь нь цаг агаар, цаг уурын судалгаа, 7 хувь нь цөмийн, сансарын, эрчим хүч, цэргийн засгийн газрын хөтөлбөр, 3.5 хувь нь санхүүгийн компаниуд, банкуудын судалгаанд тусгагдсан байна. Түүнчлэн эм, эм боловсруулах, компьютер график, тээвэр, худалдаа, хүнсний үйлдвэрлэл, зөвлөх үйлчилгээ, төрийн удирдлагын чиглэлээр үйл ажиллагаа явуулдаг аж ахуйн нэгж, байгууллагууд жагсаалтад багтжээ.

ОХУ-д суперкомпьютер ашиглах тухайд 2004 оны 12-р сард анх хэвлэгдсэн ТУХН-ийн суперкомпьютеруудын одоогийн Топ 50 үнэлгээнд шинжлэх ухааны хүрээлэн, их дээд сургуулиуд, хүнд болон газрын тосны үйлдвэрүүд, санхүүгийн бүтэц гэсэн гурван төрлийн хэрэглэгч багтсан байна.

Дунджаар дотоодын супер компьютерууд гүйцэтгэлийн хувьд барууныхаас хол хоцорсон хэвээр байна: шинжлэх ухааны судалгаанд ашигладаг машинууд 15 дахин, санхүүгийн компаниудын тооцоолох нөөц 10 дахин, үйлдвэрлэлийн супер компьютерууд 9 дахин их байна. Гэсэн хэдий ч 2005 оны 4-р сард хэвлэгдсэн Топ 50 жагсаалтын хоёр дахь хэвлэл нь салбарын хурдацтай хөгжлийг харуулж байна. Ийнхүү аж үйлдвэрийн салбарт ажиллаж буй системийн тоо 2-оос 16% болж, дундаж гүйцэтгэл нь даруй 135% -иар өссөн байна. Мөн санхүүгийн компаниуд болон банкуудын суперкомпьютеруудын тоо 2-оос 18% хүртэл өссөн байна. Шинжлэх ухааны судалгаанд ашигладаг супер компьютерийн эзлэх хувь 96% -иас 66% болж буурч, дундаж гүйцэтгэл нь 70% -иар өссөн байна. Ерөнхийдөө дотоодын суперкомпьютерийн үнэлгээний хоёр дахь хэвлэл нь арилжааны зориулалттай системийн эзлэх хувь ихээхэн нэмэгдсэнийг харуулж байна. Дотоодын хамгийн олон тооны суперкомпьютерийг IBM (26%) нийлүүлсэн боловч Оросын үйлдвэрлэгчид үүнээс арай доогуур байна.