体系结构课件chapter74章节.pptVIP

* 机群发展的优势 作为机群节点的工作站系统的处理性能越来越强大，更快的处理器和更高效的多CPU机器将大量进入市场； 随着局域网上新的网络技术和新的通信协议的引入，机群节点间的通信能获得更高的带宽和较小的延迟； 机群系统比传统的并行计算机更易于融合到已有的网络系统中去； * 机群发展的优势（续） 机群上的开发工具更成熟，而传统的并行计算机上缺乏一个统一的标准； 机群价格便宜并且易于构建； 机群的可扩放性良好，节点的性能也很容易通过增加内存或改善处理器性能获得提高。 * 机群系统分类 根据应用目标 高性能机群（HP Cluster） 高可用性机群（HA Cluster） 根据节点的拥有情况 专用机群（Dedicated Cluster）。所有的资源是共享的，并行应用可以在整个机群上运行， 非专用机群（Nondedicated Cluster）。全局应用通过窃取CPU时间获得运行。 非专用机群中由于存在地本地用户和远地用户对处理器的竞争，带来了进程迁移和负载平衡等问题； * 机群系统分类（续） 根据节点的硬件构成 PC机群CoPC（Cluster of PCs）或称为PC堆PoPC（Pile of PCs） 工作站机群COW（Cluster of Workstations） SMP机群CLUMPs（Cluster of SMPs） 根据节点的操作系统 Linux机群（如Beowulf） Solaris机群（如Berkeley NOW） NT机群（如HPVM） AIX机群（如IBM SP2） 根据节点的配置 同构机群。各节点有相似的体系并且使用相同的操作系统 异构机群。节点可以有不同的体系，运行的操作系统也可以不尽相同。 * 机群节点的连接方式 NIC MIO M P/C D NIC MIO M P/C D LAN 无共享 * 机群节点的连接方式（续） NIC MIO M P/C D NIC MIO M P/C D 共享磁盘 共享磁盘 * 机群节点的连接方式（续） 共享存储器 NIC MIO M P/C D NIC MIO M P/C D SCI * 机群理想的体系结构 高速互联网络 节点 操作 系统 节点 操作 系统 节点 操作 系统 节点 操作 系统 节点 操作 系统 机群中间层 （单已系统映像和可用性低层结构） 串行应用 并行编程环境 PVM、MPI、Java 并行应用 * 机群的设计要点 可用性 单一系统映像SSI(Single System Image) 作业管理(Job Management) 并行文件系统PFS(Parallel File System) 高效通讯(Efficient Communication) * 单一系统映像SSI 好处： 终端用户不需要了解应用在哪些节点上运行； 操作员不需要了解资源所在地位置； 降低了操作员错误带来的风险，使系统对终端用户表现出更高的可靠性和可用性； 可以灵活的采用集中式或分布式的管理和控制，避免了对系统管理员的高要求； 大大的简化了系统的管理，一条命令就可以对分布在系统中的多个资源进行操作； 提供了位置独立的消息通信。 * 单一系统映像SSI（续） 包含以下含义 单一系统：尽管系统中有多个处理器，用户仍然把整个机群视为一个单一的系统来使用 单一控制：逻辑上，最终用户或系统用户使用的服务都来自只有唯一接口的同一个地方， 对称性：用户可以从任一个节点上获得机群服务， 位置透明：用户不用了解真正执行服务的物理设备的位置。 * 单一系统映像的关键服务 单一入口点 单一文件层次 单一输入输出 单一管理和控制点 单一网络(Single Networking) 单一存储空间(Single Memory Space) 单一作业管理系统 单一用户界面(Single User Interface) 单一进程空间(Single Process Space) * 作业管理 对异构环境的支持 批作业支持 并行支持 交互支持 检查点和进程迁移 负载平衡 作业运行时间(Run-Time)的限制 图形用户接口GUI * 作业管理系统 包含 用户服务器 任务调度 资源管理器 JMS的管理和使用 作业类型 串行作业、并行作业 交互作业、批处理作业 外部作业、本地作业 计算机系统结构 * §5 多处理机的发展 分布式共享存储器多处理机 对称多处理机 SMP (Symmetrical Multi-Processor) 多向量多处理机 并行向量处理机 大规模并行处理机 MPP (Massive parallel processor) 机群系统 Cluster * 1 分布式共享存储器多处理机 将物理上分散的各台处理机所拥有的本本地存储器在逻辑上统一编址，形成一个统一的虚拟地址空间，以实现存储器的共享 采用Cac