Тема 15 Перспективы развития систем управления.

Цель: Изучить структуру файловой системы ОС Linux, назначение стандартных каталогов и особенности работы с дисками.

План:

1 Организация файловой системы.

2 Работа с дисками.

Магистральным путем развития современных суперкомпьютерных технологий является построение распределенных вычислительных систем с массовым параллелизмом. Как в научной среде, так и для нужд промышленности существует необходимость создания высокопроизводительной высоконадежной среды для создания мобильных и масштабируемых приложений. Переход на вычислительную технику с параллельной архитектурой вынуждает пользователей изменять весь привычный стиль взаимодействия с компьютерами. Для широкого внедрения принципов параллельных вычислений при решении высокопроизводительных задач требуется создание недорогих малогабаритных вычислительных комплексов, которые возможно устанавливать в обычных рабочих помещениях или офисах. Бурное развитие технологий НРС (High Performance Computing) привело к естественной экспансии параллельной архитектуры (в основном, кластерной) во все направления компьютерной отрасли: суперкомпьютеры, серверы, рабочие станции. Эта тенденция коснулась уже и самого массового звена средств вычислительной техники- персональных компьютеров. Как показал анализ тенденций развития компьютерных технологий появились и уже становятся привычными термины "персональный суперкомпьютинг", "персональные кластеры" и "персональные суперкомпьютеры", появляются уже и соответствующие программно-технические средства, адекватно соответствующие этим терминам.

Создание старших моделей персональных кластеров-серверов планируется в рамках программы. Кластерная революция поставила во главу угла соотношение цена/производительность, причем этот показатель приобретает особое значение для персональных суперкомпьютеров. Однако, чтобы персональные кластеры действительно смогли стать "персональными", они должны обеспечить, как минимум, все те возможности, благодаря которым "персоналки" и стали незаменимым любимым вычислительным инструментом (и даже более, чем инструментом) для массового пользователя:

• доступность по цене;
• дружественный интерфейс;
• развитое программное обеспечение (системное и прикладное);
• операционная среда ОС Microsoft Windows
• небольшие габариты и, как следствие, возможность расположения непосредственно в рабочей зоне;
• включение непосредственно в обычную розетку;
• небольшая потребляемая мощность;
• допустимый для офисных помещений уровень шума;
• круглосуточный режим работы без внешних устройств охлаждения.

Безусловно, на данном этапе развития компьютерных технологий персональные кластеры, привнося для широкого пользователя возможности НРС, могут уступать по ряду показателям ПЭВМ с традиционной архитектурой. Но, как говорится, лед тронулся...

• параллельная (кластерная) архитектура;
• программная совместимость с кластерами семейства "СКИФ";
• работа с ОС Linux и ОС Microsoft Windows Compute Cluster Server 2003;
• реализация вычислительных узлов кластера на 64-разрядных платформах;
• использование перспективных суперскалярных технологий обработки данных (многопотоковость, многоядерность, VLIW);
• использование новых внутренних шин (PCI-Express, Hyper-Transport);
• использование перспективных сетевых интерфейсов (Gigabit Ethernet, Infmiband и др.);
• использование энергосберегающих технологий для повышения плотности вычислительной мощности и уровня энергопотребления на единицу объема: в 1,5-2,0 раза больше по сравнению с базовыми конструктивными вычислительными модулями (БКВМ) кластеров семейства "СКИФ";
• уменьшение количества внешних связей между вычислительными узлами и сетевыми коммутаторами: в 2,0-2,5 раза по сравнению с БКВМ кластерных систем семейства "СКИФ";
• расширенные сервисные функции (мониторинг внутренней температуры, контроль работы системы вентиляции и др.);
  повышенная отказоустойчивость;
• использование новых конструктивных решений для размещения оборудования.

Двухуровневая архитектура позволяет оптимизировать организацию параллельного счета задач как с крупноблочным (явным статическим или скрытым динамическим) параллелизмом так и с конвейерным или мелкозернистым явным параллелизмом с большими потоками информации, требующими обработки в реальном режиме времени. Такая система включает:

• базовый (кластерный) архитектурный уровень;
• потоковый архитектурный уровень,реализующий модель потоковых вычислений (data-flow).

Кластерный архитектурный уровень - это тесносвязанная сеть (кластер) вычислительных узлов (ВУ), работающих под управлением операционной системы (ОС). Для организации параллельного выполнения прикладных задач на данном уровне должны использоваться:

• разработанная в рамках программы "СКИФ" для ОС Linux оригинальная система поддержки параллельных вычислений - Т-система, реализующая автоматическое динамическое распараллеливание программ;
• классические системы поддержки параллельных вычислений, обеспечивающие эффективное распараллеливание прикладных задач различных классов (как правило, задач с явным параллелизмом) MPI.

Системная сеть кластера строится на основе специализированных высокоскоростных линков класса Gigabit Ethernet, InfiniBand и др., предназначенных для эффективной поддержки кластерных вычислений на уровне ОС и систем организации параллельных вычислений (Т-системы, MPI). Вспомогательная сеть суперкомпьютера с протоколом TCP/IP объединяет узлы КУ в обычную локальную сеть TCP/IP LAN. Данная сеть может быть реализована на основе широко используемых сетевых технологий класса Fast Ethernet, Gigabit Ethernet и др.

Использование ОС Windows Compute Cluster Server 2003 фирмы Microsoft позволяет обеспечить на кластерных структурах привычную для пользователей ПЭВМ операционную среду Windows при выполнении высокопроизводительных вычислений.

Литература: О – 1, 2, 9, Д – 13, 14

Контрольные вопросы:

1.Перспективы развития операционных систем Unix?

Список рекомендуемой литературы

Основная:

1. Колисниченко Д.Н. «Самоучитель Linux. Установка, настройка, использование», СПб.: «Наука и техника», 2004 г.

2. Робачевский А.М. «Операционная система Unix», СПб.: BHV, 1999г.

3. В.Костромин, "Linux для пользователя", СПб.: BHV, 2002 г.

4. Рас Сэйдж «Примеры профессиональной работы в UNIX».

5. Н. А. Олифер, В. Г. Олифер «Сетевые операционные системы», Центр Информационных Технологий, 2003

6. Дегтярев Е.К. «Ввведение в UNIX», М; МП; «Память», 1991г.

7. А. Соловьев «Программирование на shell (UNIX). Учебное пособие», М: Финансы и статистика, 1997

8. Эви Хемет, Гарт Снайдер, Скотт Сабосс, Трент Р, Нейн «UNIX: руководство системного администратора», перевод с англ., - К.:ВНV, 1997.-832с.

9. Такет Д, Баркет С. «Использование LINUX: специальное издание», перевод с англ., - 4 изд., К., М, СПб.: Издательский дом «Вильямс», 1999г.-704с.