Жүнісов Қ компьютерлік жүйелерді және желілерді ұйымдастыру студенттерге арналған оқу-әдістемелік кешен
Кластерлік жүйелердің архитектурасы
жүктеу/скачать 2,5 Mb.
|
3 Кластерлік жүйелердің архитектурасыКластерлік жүйенің архитектурасы (процессорлардың бір-бірімен байланысу тәсілі) оның өнімділігін онда қолданылатын процессорлар типіне қарағанда көбірек анықтайды. Мұндай жүйенің жұмысына әсер ететін маңызды параметр - процессорлар арасындағы қашықтық. Сонымен, 10 дербес компьютерді біріктіру арқылы біз жоғары өнімді есептеу жүйесін аламыз. Алайда мәселе стандартты құралдарды бір-бірімен үйлестірудің тиімді әдісін табуда болады, өйткені егер әр процессордың өнімділігі 10 есе артса, тұтастай жүйенің өнімділігі 10 есеге артпайды.Мысалы, барлық процессорлар тең болатын симметриялы 16 процессорлы жүйені құру мәселесін қарастырайық. Ең табиғи байланыс жалпақ тор тәрізді, мұнда сыртқы ұштар сыртқы құрылғыларды жалғауға арналған.
8 сурет - Тегіс тор түріндегі процессорлардың қосылу сызбасы Байланыстың бұл түрімен процессорлар арасындағы максималды арақашықтық 6 болады (жақын процессорды ең алысынан бөлетін процессорлар арасындағы байланыс саны). Теория көрсеткендей, егер жүйеде процессорлар арасындағы максималды арақашықтық 4-тен үлкен болса, онда мұндай жүйе тиімді жұмыс істей алмайды. Демек, 16 процессорды бір-біріне жалғаған кезде, тегіс тізбек практикалық емес. Неғұрлым ықшам конфигурацияны алу үшін бетінің минималды көлемімен максималды көлемдегі фигураны табу мәселесін шешу қажет. Үш өлшемді кеңістікте шар осындай қасиетке ие. Бірақ біз шардың орнына түйін жүйесін құруымыз керек болғандықтан, текшені (егер процессорлардың саны 8 болса) немесе егер процессорлар саны 8-ден көп болса, гиперкубты қолдануымыз керек. Гиперкубтың өлшемі қосылуға тиісті процессорлардың санына байланысты анықталады. Сонымен, 16 процессорды қосу үшін төртөлшемді гиперкуб қажет. Оны тұрғызу үшін кәдімгі үш өлшемді текшені алып, оны қажетті бағытта жылжытыңыз және шыңдарды жалғай отырып, 4 өлшемді гиперкуб алыңыз. 8 сурет - Байланыс топологиясы, 3 өлшемді гиперкуб Гиперкубтың архитектурасы ең тиімді екінші, бірақ визуалды. Байланыс желілерінің басқа топологиялары да қолданылады: үш өлшемді торус, «сақина», «жұлдыз» және басқалар. 9 сурет - Байланыс топологиясы, 4 өлшемді гиперкуб 10 сурет - Хордал сақинасының сәулеті Ең тиімді архитектура - майлы топология. «Майлы ағаш» (гипертрез) архитектурасын Чарльз Э.Лейсерсон 1985 жылы ұсынған. Ағаштың ішкі түйіндері ішкі желіге қосылған кезде процессорлар ағаштың жапырақтарында орналасқан. Шағын ағаштар бір-бірімен желінің жоғары деңгейлеріне әсер етпей сөйлесе алады. Сурет 11 - «Майлы ағаш» кластерлік сәулеті Процессорлардың бір-бірімен байланысу тәсілі ол қолданатын процессорлардың түріне қарағанда кластердің өнімділігіне көбірек әсер ететіндіктен, жүйені арзан компьютерлерден гөрі арзан компьютерлермен құру орынды болар еді. Кластерлерде, әдетте, жұмыс станциялары үшін стандартты, көбіне еркін таратылатын (Linux, FreeBSD) операциялық жүйелер қолданылады, сонымен қатар параллель бағдарламалау мен жүктемені теңдестіру үшін арнайы қолдау көрсетіледі. Кластерлермен, сондай-ақ MPP жүйелерімен жұмыс жасағанда олар Massive Passing Programming Paradigm деп аталатын бағдарламаны қолданады - деректерді тасымалдаумен бағдарламалау парадигмасы (көбінесе - MPI). Мұндай жүйелердің ақылға қонымды бағасы бір-бірімен параллель процестердің өзара әрекеттесуіне үлкен үстеме шығындарға айналады, Сурет 12 - «Майлы ағаш» кластерлік сәулеті (алдыңғы диаграмманың жоғарғы көрінісі) жүктеу/скачать 2,5 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|