Кластерлерді тұрғызудың коммуникациялық технологиялары

97 
Кластерлі трғызудың әртүрлі нұсқалары ӛте кӛп. Олардың арасындағы елеулі 
ӛзгешіліктің бірі пайдаланылатын желілік технологияда жатыр, ал оны 
таңдау алдымен қойылған есептердің класымен анықталады.
Алғашқыда Beowulf-кластерлері әдеттегі 10-мегабиттік Ethernet желісі 
базасында тұрғызылды. Қазіргі күні коммутаторлар базасында Fast Ethernet 
желісі пайдаланылады. Бұндай шешімнің негізгі құндылығы – төмен баға. 
Сонымен қатар, Fast Ethernet шеңберінде хабарлама жіберуге үлкен қосымша 
шығындардың болуы, осындай кластерлерде тиімді шешілетін есептер 
аумағын қатаң шектеулерге алып келеді. Егер кластерден жоғары 
әмбебаптылық талап етілсе, онда басқа ӛнімділігі жоғары және арнайы 
коммуникациялық технологияларды пайдалану керек.
Кластерлік жүйелерді құрастырушылар баға, ӛнімділік және 
масштабталу ұғымдарын ескере отырып Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, SCI, 
Myrinet, cLAN, ServerNet және т.б. желілік технологиялар арасынан таңдау 
жасайды. Коммуникациялық технологиялар және олардың негізгі 
параметрлері туралы толық мәліметті, мысалы, http://www.Parallel.ru 
сайтынан табуға болады. 
Кластерлі жүйелерде, коммуникациялық желілердің ӛнімділігі қандай 
сандық сипаттамалармен ӛрнектелетініне тоқталайық. Пайдаланушыға 
қажетті негізгі екі сипаттама бар: латенттік және желінің жіберу (ӛткізу) 
қабілеттілігі. Латенттілік - бұл хабарламаларды жіберу кезіндегі бастапқы 
бӛгелу уақыты. Желінің жіберу (өткізу) қабілеті байланыс каналдары 
бойынша ақпаратты жіберу(ӛтізу) жылдамдығымен анықталады
(34 сурет). 
Егер бағдарламада кішкене хабарламалар кӛп болса, онда латенттілік 
қатты ӛзгерістерге ұшырайды. Егер хабарламалар үлкен порциялармен 
берілетін болса, онда байланыс каналдарының ӛткізу қабілетінің жоғары 
болуы маңызды. Латенттілік әсерінен шағын ұзындықты хабарламаларда 
желі бойынша жіберудің максималды жылдамдығы қамтамасыз етілмеуі 
мүмкін. 
34 сурет. Коммуникациялық ортаның латенттілігі және ӛткізу қабілеті 
Әрине, пайдаланушыға ӛндірушілердің айтқан (ұсынылатын) шектік 
сипаттамалары емес, тәжірибе жүзінде (бағдарламаларды орындау 
барысында) жетуге болатын нақты кӛрсеткіштері маңызды. Пайдаланушы 
хабарламаны жіберу функциясын Send() шақырғаннан кейін, хабарлама 
бағдарламалық қамтама және аппаратураны ұйымдастыру ерекшеліктерімен 
1 торап 
2 торап 
ӛткізу қабілеті 
Л
ате
нт
тіл
ік
Send() 
Receive() 

98 
анықталатын қабаттар жиыны арқылы ӛтеді. Осымен, дербес жағдайда нақты 
жүйелердің латенттілігі анықталады. Мысалы, компьютерде MPI дұрыс 
орнатылмаса немесе нашар орнатылса, латенттілік үлкен болады, белгісіз 
таныс емес ӛндірушілерден арзан желілік карта сатып алып орнатсаңыз да 
сюрприздерді күте беріңіз деген сӛз.
Енді параграфтың соңында таратылған жадылы есептеу жүйелерінің 
нақты бағдарламаларды орындау кезінде ӛнімділігін тӛмендететін 
факторларға кӛңіл аударайық.
Амдал заңынан бастайық. Таратылған жадылы компьютерлер үшін ол 
ӛте үлкен роль атқарады. Шындығында, егер бағдарламада тек 2% ғана 
тізбекті орындалатын операциялар бар дер есептесек, онда бағдарлама 
жұмысының 50-еселік және одан жоғары үдеу алатынына әрине сенімділік 
жоқ. Енді ӛз бағдарламамызға критикалық кӛзбен қарап кӛрелік. Әрине онда 
инициалдау, енгізу/шығару операциялары қандай да бір тізбекті учаскілер 
бар болары анық. Олардың үлесін тұтас бағдарлама фонында бағалап, бір 
сәтке 1000 процессордан тұратын есептеу жүйесіне рұқсат алдық деп 
есептейік. Осындай жүйеде бағдарлама үдеуі үшін жоғарғы шекарасын 
есептегеннен кейін, Амдал заңының әсерін бағаламауға ешқандай негіз жоқ.
Таратылған жадылы компьютерлерде процессорлар арасындағы ара-
қатынас хабарлама жіберу кӛмегімен жүргізіледі. Бұдан екі басқа 
тӛмендететін факторлар – латенттілік және коммуникациялық орта 
каналдарымен деректерді беру жылдамдығы шығады. Бағдарламаның 
коммуникациялық құрылымына байланысты бұл факторлардың әсер ету 
дәрежесі қатты ӛзгеруі мүмкін.
Егер аппаратура немесе бағдарламалық қамтама есептеу фонында 
хабарламаны асинхронды жіберу мүмкіндіктерін қолдамаса, онда параллель 
процестердің ара-қатынасының толық аяқталуын күтуге байланысты 
шарасыз қосымша шығындар пайда болады.
Тиімді параллель ӛңдеуге қол жеткізу үшін, барлық процессорлардың 
максималды бірқалыпты жүктелуін қамтамасыз етуіміз қажет. Егер 
бірқалыптылық болмаса, онда процессорлардың бір бӛлігі басқаларын күтіп 
шарасыздан тұрып қалады. Әрине, осы уақытта олардың күтуден гӛрі 
пайдалы жұмыс істеуге толық мүмкіндіктері бар. Егер есептеу жүйесі 
біртекті болса бұл проблеманың оңай шешілері анық. Біртекті емес 
жүйелерге кӛшу кезінде, олардағы есептеу тораптары немесе байланыс 
каналдары арасындағы айтарлықтай айырмашылық салдарынан ӛте үлкен 
қиыншылықтар туындайды.
Маңызды фактор – бұл есептеу жүйесіндегі жеке процессордың нақты 
ӛнімділігі. Микропроцессорлардың әртүрлі моделдері кэш-жадының бірнеше 
деңгейіне 
қолдау 
кӛрсетуі 
және 
оларда 
арнайы 
функционалды 
құрылғылардың және т.б бар болуы мүмкін. Мысал ретінде Cray T3E 
компьютерінің жадысының иерархиясын алып кӛрелік: процессор 
регистрлері, 1-ші деңгейлі кэш-жады, 2-ші деңгейлі кэш-жады, процессордың 
жергілікті жадысы, басқа процессордың қашықтағы жадысы. Есепті шешу 

99 
тәсілін таңдаған кезде мұндай құрылымды тиімді пайдалану ерекше кӛңіл 
бӛлуді талап етеді. 
Сонымен қатар, әрбір микропроцессорда қосымша векторлы-
конвейерлік архитектура элементтері де болуы мүмкін.
Ӛкінішке орай, әрбір нақты бағдарламаның жұмысына қандай да бір 
дәрежеде осы айтылған факторлардың бәрі әсерін тигізеді. Таратылған 
жадылы компьютерлер класының потенциалы ӛте орасан, олардың кӛмегімен 
ӛте кӛп жетістіктерге жетуге болады. Әрине ол үшін айтарлықтай күш 
жұмсау қажет екені түсінікті. Әрбір есепті шешудің барлық этаптарын, яғни 
есептеу әдісін таңдаудан бастап бағдарламаны жазуға дейін ӛте мұқият 
дайындап, ойланып іске асыру керек. 
Соңғы нүкте – Интернет. Интернетті де әлемдегі ең қуатты таратылған 
жадылы компьютер ретінде қарастыруға болады.

жүктеу/скачать 2,81 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: