Концепции аппаратных решений
Несмотря на то, что все распределенные системы содержат по нескольку процессоров, существуют различные способы их организации в систему. В особенности это относится к вариантам их соединения и организации взаимного обмена. В этом разделе мы кратко рассмотрим аппаратное обеспечение распределенных систем, в частности варианты соединения машин между собой.
За прошедшие годы было предложено множество различных схем классификации компьютерных систем с несколькими процессорами, но ни одна из них не стала действительно популярной и широко распространенной. Нас интересуют исключительно системы, построенные из набора независимых компьютеров. На рис. все компьютеры разделены на две группы. Системы, в которых компьютеры используют память совместно, обычно называются мультипроцессорами (multiprocessors), а работающие каждый со своей памятью — мультикомпьютерами (multicomputers).
Рис. 1. Различные базовые архитектуры процессоров и памяти распределенных компьютерных систем.
Гомогенные и гетерогенные сети
Распределенных компьютерные системы делятся на гомогенные (homogeneous) и гетерогенные (heterogeneous). Это разделение применяется исключительно к мультикомпьютерным системам.
Гомогенные мультикомпьютерные системы.
Для гомогенных мультикомпьютерных систем характерна одна соединяющая компьютеры сеть, использующая единую технологию. Одинаковы также и все процессоры, которые в основном имеют доступ к одинаковым объемам собственной памяти.
Построить мультикомпьютерную систему относительно несложно. Главная проблема при этом - обеспечение взаимодействия процессоров между собой.
В гомогенных мультикомпьютерных системах, как правило, узлы системы монтируются в большой стойке и соединяются единой высокоскоростной сетью (топология сети может быть, как шинной, так и на основе коммутатора).
Мультикомпьютеры с шинной архитектурой имеют ограниченную масштабируемость.
В коммутируемых мультикомпьютерах сообщения, передаваемые от процессора к процессору, маршрутизируются в соединительной сети. Существует множество топологий, например, квадратные решетки и гиперкубы.
Коммутируемые мультикомпьютерные системы могут быть очень разнообразны. На одном конце спектра лежат процессоры с массовым параллелизмом (MPP) - гигантские суперкомпьютеры содержащие сотни тысяч процессоров и использующие специально-разработанные сверх-высокоскоростные сети. На другом конце спектра обнаруживаются кластеры рабочих станций (COW), основу которых составляют стандартные персональные компьютеры, соединенные посредством коммерческих коммуникационных компонент.
Гетерогенные мультикомпьютерные системы.
Гетерогенные мультикомпьютерные системы могут содержать целую гамму независимых компьютеров, соединенных разнообразными сетями. Так, например, распределенная компьютерная система может быть построена из нескольких локальных компьютерных сетей, соединенных коммутируемой магистралью FDDI или ATM.
Данный тип систем является самым распространенным в современном парке распределенных систем. Компьютеры, входящие в состав системы могут быть крайне разнообразны. Также неоднородной может быть и соединяющая их сеть. Часто гетерогенные системы строятся на основе уже существующих сетей и каналов передачи данных.
Многие крупномасштабные мультикомпьютерные системы нуждаются в глобальном подходе. Это означает, что приложение не может рассчитывать на то, что ему всегда будет доступна определенная производительность или определенные службы. В связи с этим создание приложений для гетерогенных мультикомпьютерных систем требует использования специального программного обеспечения, обеспечивающего нужный уровень прозрачности для разработчика приложений.