Многомашинные вс

Многомашинная ВС (мультикомпьютер) состоит из множества связанных между собой отдельных самостоятельных ЭВМ. (Рис.)

Строгой классификации многомашинных ВС не существует. Однако выделяют два основных «стиля» — это процессоры с массовым па­раллелизмом и кластеры.

Системы с массовым параллелизмом

Massive Parallel Processing (МРР)

Процессоры в таких системах имеют прямой доступ только к своей локальной памяти. Доступ к памяти других узлов реализуется обычно с помощью механизма передачи сообщений.

Каждый узел в мультикомпьютере состоит из одного или нескольких процессоров, ОЗУ (общего для процессоров только данного узла), дисковода и устройств ввода-вывода, а также коммуникационного процессора.

Коммуникацион­ные процессоры связаны между собой внешней коммуникационной сетью», в которой и спользуется множество различ­ных топологий, схем коммутации и алгоритмов выбора маршрута.

При этом у всех мультикомпьютеров, при выполнении в некотором узле программы, обрабатывающей данных размещенных на ЭВМ другого узла, коммуникационные процессоры (К Пр-р) соответствующих узлов выполняет прием/передачу необходимых данных.

Т опология коммуникационной сети определяет схему размещения линий связи и коммутаторов. Топологию сетей принято изображать в виде графов, в которых дуги соответствуют линиям связи, а узлы — коммутаторам (рис. 8.31).

Т акой подход обеспечивает возможность практически неограниченного наращивания числа процессоров в системе, увеличивая тем самым ее производительность. Успешно функционируют MPP системы с сотнями и тысячами процессоров (ASCI White - 8192, Blue Mountain - 6144). Производительность наиболее мощных систем достигает 10 триллионов оп/сек (10 Tflops).

Достоинством MPP систем является: высокая степень масштабируемости. Для достижения необходимой производительности требуется просто собрать систему с нужным числом узлов.

• возможность параллельного выполнения независимых программ, поскольку при этом каждая программа выполняется на своем узле и никаким образом не влияет на выполнение других программ.

Недостатки МРР систем:

• значительное усложнение программирования. Для использования данных, расположенных в других узлах, эти данные должны быть предварительно переданы в тот узел, который в данный момент в них нуждается.

• низкая скорость обмена данными. Поэтому написание эффективных параллельных программ для таких компьютеров представляет собой более сложную задачу, чем для SMP систем.

Кластерные системы

Компания DEC первой анонсировала концепцию кластерной системы в 1983 году, определив ее как группу объединенных между собой вычислительных машин, представляющих собой единый узел обработки информации.

По существу VAX кластер (Virtual Address eXtension - расширенная виртуальная адресация)- представляет собой слабосвязанную многомашинную систему с общей внешней памятью, обеспечивающую единый механизм управления и администрирования.

Физически связи внутри кластера реализуются с помощью трех различных шинных технологий с различными характеристиками производительности. (Рис.)

1. Ш ина связи компьютеров CI (Computer Interconnect) работает со скоростью 70 Мбит/с и используется для соединения компьютеров VAX и контроллеров НМН (накопитель на магнитном носителе) с помощью звездного коммутатора Star Coupler.(сцепщик)

Каждая связь CI имеет двойные избыточные линии, две для передачи и две для приема. CI - Коммутатор может поддерживать подключение до 32 шин CI, каждая из которых предназначена для подсоединения компьютера VAX или контроллера НМД.

2. Отдельная шина DSSI(Digital Storage System Interconnect – коммутация систем цифрового хранения0 ) работает со скоростью 4 Мбайт/с (32 Мбит/с) и допускает подсоединение до 8 устройств на расстоянии 25 метрорв.

3. Компьютеры VAX могут объединяться в кластер также посредством локальной сети Ethernet. Однако производительность таких систем сравнительно низкая из-за необходимости делить пропускную способность локальной сети между компьютерами кластера и другими клиентами сети.

VAX-кластер обладает следующими свойствами:

1. Разделение ресурсов. Компьютеры VAX в кластере могут разделять доступ к общим ленточным и дисковым накопителям. Все компьютеры VAX в кластере могут обращаться к отдельным файлам данных как к локальным.

2. Высокая готовность. Если происходит отказ одного из VAX-компьютеров, задания его пользователей автоматически могут быть перенесены на другой компьютер кластера. Если в системе имеется несколько контроллеров внешних накопителей и один из них отказывает, другие контроллеры автоматически подхватывают его работу.

3. Высокая пропускная способность.  . Ряд прикладных систем могут пользоваться возможностью параллельного выполнения заданий на нескольких компьютерах кластера.

4. Удобство обслуживания системы. . Общие базы данных могут обслуживаться с единственного места. Прикладные программы могут инсталлироваться только однажды на общих дисках кластера и разделяться между всеми компьютерами кластера.

5. Расширяемость. Увеличение вычислительной мощности кластера достигается подключением к нему дополнительных VAX-компьютеров. Дополнительные накопители на магнитных дисках и магнитных лентах становятся доступными для всех компьютеров, входящих в кластер.

6. Стоимость систем высокой готовности на много превышает стоимость обычных систем.

Таким образом, работа любой кластерной системы определяется двумя главными компонентами:

1)высокоскоростным механизмом связи процессоров между собой

2) системным программным обеспечением, которое обеспечивает клиентам прозрачный доступ к системному сервису.