23. Кластерные системы. Классификация по распределению ресурсов.
Принципы построения отказоустойчивых систем АСОИУ.
Наиболее рациональным решением построения таких систем являются кластерные системы.
Кластер представляет собой программно-аппаратный комплекс, предназначенный для организации единой вычислительной среды на распределенной аппаратной базе.
Кластеры классифицируются по распределению ресурсов и по функциональности.
Концепция кластерных систем
Рисунок
1. Кластерная система
LAN – Local Area Network, локальная сеть
SAN – Storage Area Network, сеть хранения данных
Впервые в классификации вычислительных систем термин "кластер" определила компания Digital Equipment Corporation (DEC).
По определению DEC, кластер - это группа вычислительных машин, которые связаны между собою и функционируют как один узел обработки информации.
Кластер функционирует как единая система, то есть для пользователя или прикладной задачи вся совокупность вычислительной техники выглядит как один компьютер. Именно это и является самым важным при построении кластерной системы.
Первые кластеры компании Digital были построены на машинах VAX. Эти машины уже не производятся, но все еще работают на площадках, где были установлены много лет назад. И наверное самое важное то, что общие принципы, заложенные при их проектировании, остаются основой при построении кластерных систем и сегодня.
К общим требованиям, предъявляемым к кластерным системам, относятся:
Высокая готовность
Высокое быстродействие
Масштабирование
Общий доступ к ресурсам
Удобство обслуживания
Естественно, что при частных реализациях одни из требований ставятся во главу угла, а другие отходят на второй план. Так, например, при реализации кластера, для которого самым важным является быстродействие, для экономии ресурсов меньше внимания придают высокой готовности.
В общем случае кластер функционирует как мультипроцессорная система, поэтому, важно понимать классификацию таких систем в рамках распределения программно-аппаратных ресурсов.
Рисунок
2. Тесно связанная
Рисунок 3. Умеренно связанная
мультипроцессорная
система
Рисунок
4. Слабо связанная мультипроцессорная
система
Наиболее часто применяются слабо связанные МС, когда кластер имеет избыточное кол-во серверов. Обычно соединяется через локальную сеть.
С точки зрения удаленного сетевого клиента или прикладной программы кластер является единым целым.
24. Кластерные системы. Классификация по функциональности.
Высокоскоростные High Performance, HP
Основная их трудность при создании состоит в том, что скорость обмена между процессором и оперативной памятью значительно превышают скорость обмена между серверами. И поэтому применение технологии Ethernet не оправдано. Применяется стандарт SCI (Scalable Coherent Interfaсe). Применяются для научных исследований, т.е. для моделирования, для обработки изображения (видео, звук и т.д.).
Система высокой готовности High Availability, HA
SAN – Storage Area Network (сеть хранения данных)
Данный вид кластера строится таким образом, что система не имеет точек отказа. Полностью дублируются все компоненты кластера. Применяются там, где стоимость возможных неполадок намного больше стоимости создания такой отказоустойчивой системы (Банковская система).
Смешанная система
Высокоскоростные кластеры используются для задач, которые требуют значительной вычислительной мощности. Классическими областями, в которых используются подобные системы, являются:
обработка изображений: рендеринг, распознавание образов
научные исследования: физика, биоинформатика, биохимия, биофизика
промышленность (геоинформационные задачи, математическое моделирование)
и много других…
Кластеры, которые относятся к системам высокой готовности, используются везде, где стоимость возможного простоя превышает стоимость затрат, необходимых для построения кластерной системы, например:
биллинговые системы
банковские операции
электронная коммерция
управление предприятием, и т.п....
Смешанные системы объединяют в себе особенности как первых, так и вторых. Позиционируя их, следует отметить, что кластер, который обладает параметрами как High Performance, так и High Availability, обязательно проиграет в быстродействии системе, ориентированной на высокоскоростные вычисления, и в возможном времени простоя системе, ориентированной на работу в режиме высокой готовности.