Кластерные ВС

Кластер — группа компьютеров, объединённых высокоскоростными каналами связи и представляющая с точки зрения пользователя единый аппаратный ресурс.

Кластеризация – технология, с помощью которой несколько серверов, сами являющиеся вычислительными системами, объединяются в единую систему более высокого ранга для повышения эффективности функционирования системы в целом.

Кластер компьютеров представляет собой несколько объединенных компьютеров, управляемых и используемых как единое целое. Они называются узлами и могут быть одно- или мультипроцессорными. В классической схеме при работе с приложениями все узлы разделяют внешнюю память на массиве жестких дисков, используя внутренние дисковые накопители для специальных функций (например, системных).

Обычно различают следующие основные виды кластеров:

· Кластеры высокой доступности (High-availability clusters, HA);

· Кластеры распределения нагрузки (Load balancing clusters);

· Кластеры повышенной производительности(High-performance clusters, HPC);

· grid-системы.

o Кластеры высокой доступности:

Обозначаются аббревиатурой HA (High Availability — высокая доступность). Создаются для обеспечения высокой доступности сервиса, предоставляемого кластером. Избыточное число узлов, входящих в кластер, гарантирует предоставление сервиса в случае отказа одного или нескольких серверов. Типичное число узлов — два, это минимальное количество, приводящее к повышению доступности. Создано множество программных решений для построения такого рода кластеров. В частности, для GNU/Linux, FreeBSD и Solaris существует проект бесплатного ПО Linux-HA.

o Кластеры распределения нагрузки:

Принцип их действия строится на распределении запросов через один или несколько входных узлов, которые перенаправляют их на обработку в остальные, вычислительные узлы. Первоначальная цель такого кластера — производительность, однако, в них часто используются также и методы, повышающие надежность. Подобные конструкции называются серверными фермами. Программное обеспечение (ПО) может быть как коммерческим (OpenVMS Cluster, Platform LSF HPC, Sun Grid Engine, Moab Cluster Suite, Maui Cluster Scheduler), так и бесплатным (Linux Virtual Server, Mosix).

o Кластеры повышенной производительности:
Обозначаются аббревиатурой HPC (High performance cluster). Позволяют увеличить скорость расчетов, разбивая задание на параллельно выполняющиеся потоки. Используются в научных исследованиях. Одна из типичных конфигураций — набор серверов с установленной на них операционной системой Linux, такую схему принято называть кластером Beowulf. Для HPC создается специальное ПО, способное эффективно распределять задачу между узлами. Эффективные связи между серверами в кластере позволяют им поддерживать связь и оперативно обмениваться данными, поэтому такие кластеры хорошо приспособлены для выполнения процессов, использующих общие данные.

o Системы распределенных вычислений (grid):
Такие системы не принято считать кластерами, но их принципы в значительной степени сходны с кластерной технологией. Их также называют grid-системами. Главное отличие — низкая доступность каждого узла, то есть невозможность гарантировать его работу в заданный момент времени (узлы подключаются и отключаются в процессе работы), поэтому задача должна быть разбита на ряд независимых друг от друга процессов. Такая система, в отличие от кластеров, не похожа на единый компьютер, а служит упрощенным средством распределения вычислений. Нестабильность конфигурации, в таком случае, компенсируется большим числом узлов.

В отличие от "мэйнфреймов" - суперкомпьютеров с традиционной архитектурой - кластер строится на базе массово выпускаемых компонентов и состоит из стандартных серверов - вычислительных узлов, объединенных высокопроизводительной системной сетью - интерконнектом. Кластерная архитектура решений предоставляет пользователям вычислительных систем с суперкомпьютерным уровнем производительности ряд существенных преимуществ:

§ наиболее выгодное соотношение "цена/производительность";

§ прекрасные возможности расширения: производительность кластера можно увеличить путем простого добавления стандартных вычислительных узлов;

§ высокая отказоустойчивость: при выходе из строя вычислительного узла его легко заменить без остановки системы;

§ простота обслуживания;

§ низкая стоимость владения.

Недостатки: задержки разработки и принятия общих стандартов; большая доля нестандартных и закрытых разработок различных фирм, затрудняющих их совместное использование; трудности управления одновременным доступом к файлам; сложности с управлением конфигурацией, настройкой, развёртыванием, оповещениями серверов о сбоях и т.п.

Компьютерные сети. Принципы построения компьютерных сетей

I Основные понятия и определения

II Модель взаимодействия открытых систем

III Семиуровневая система протоколов

IV Классификация компьютерных сетей

V Коммутация в сетях

VI Проблема защиты информации в компьютерных сетях

Основные понятия и определения

Компьютерная сеть – сеть обмена распределенной обработки информации, образуемая множеством взаимосвязанных абонентских систем и средствами связи.

Так же компьютерная сеть ‒ средство передачи и обработки информации, которое ориентировано в сети на коллективное использование общих системных ресурсов: программных, аппаратных, информационных.

Абонентская система (АС) – система оборудования конечного пользователя сети, включающая:

· Сетевой компьютер с периферийными устройствами ввода-вывода;

· Средства связи с коммуникационной подсетью компьютерной сети, которые выполняют прикладные процессы.

АС – рабочая станция сети.

Коммуникационная подсеть – совокупность физической среды передачи информации, программных и аппаратных средств, обеспечивающих взаимодействие абонентских систем.