01.12.2011 Топологии кластеров

1. Топология кластерных пар;

Рисунок 38 Топология кластерных пар

Данная топология подходит для организации кластеров с высокой готовностью, но отказоустойчивость реализуется только в пределах пары, т.к. принадлежащие ей устройства хранения информации не имеют физического соединения с другой парой.

2. Топология N+1;

Рисунок 39 Топология N+1

В данной топологии каждый дисковый массив подключается только к двум узлам кластера. Один сервер имеет соединения со всеми дисковыми массивами и служит в качестве резерва для остальных активных узлов. Резервный сервер может использоваться для поддержания высокой готовности с паре с любым из активных узлов.

Данная топология рекомендуется для организации кластеров высокой готовности, в тех конфигурациях, где есть возможность выделить один узел для резервирования.

3. Топология ;

Рисунок 40 Топология N/2

В данной топологии все узлы кластера имеют доступ ко всем дисковым массивам. Данная система легко масштабируема, поскольку существует возможность добавления к кластеру дополнительных узлов и дисковых массивов без изменения соединений в существующей системе. Топология позволяет организовать каскадную систему отказоустойчивости, в которой обработка переносится с неисправного узла на резервный, а в случае его выхода из строя – на следующий резервный узел.

4. Топология с полностью раздельным доступом;

Рисунок 41 Топология с полностью раздельным доступом

Системы с массовой параллельной обработкой (mpp-системы)

Особенности:

1. Стандартные микропроцессоры;

2. Физически распределенная память;

3. Сеть соединений с высокой пропускной способностью и малыми задержками;

4. Хорошая масштабируемость;

5. Это асинхронныеMIMD-системы с пересылкой сообщений;

Программа, выполняемая в такой системе – множества процессов, имеющих отдельные адресные пространства.

Рисунок 42 Структура MPPсистемы

Характерная черта MPP-систем – наличие единого управляющего устройства, распространяющего задания между множеством подчиненных ему устройств. Схема взаимодействия:

1. Центральное управляющее устройство формирует очередь заданий, каждому из которых назначается некоторый уровень приоритета;

2. По мере освобождения подчиненных устройств им передаются задания из очереди;

3. Подчиненные устройства оповещают ЦП о ходе выполнения задания;

4. У центрального устройства имеются средства для контроля работы подчиненных процессоров, в том числе для обнаружения нештатных ситуаций, прерывания выполнения задания в случае появления более приоритетных задач;

Подчиненность между приоритетами реализуется как на программном, так и на аппаратном уровне.

Недостатки – большая нагрузка на сеть; выход из строя центрального управляющего устройства приводит к выходу из строя всей системы.

Транспьютеры

Транспьютер – СБИС, включающая центральный процессор, блок операций с плавающей запятой, статическое ОЗУ, интерфейс с внешней памятью и несколько каналов связи.

Канал связи состоит из двух последовательных линий для двухстороннего обмена. Он позволяет объединить транспьютеры между собой и обеспечить взаимные коммуникации. Данные могут пересылаться поэлементно или как вектор. Одна из последующих линий используется для пересылки пакета данных, а вторая – для возврата пакета подтверждения, который формируется как только пакет данных достигнет пункта назначения.

Рисунок 43 Структура транспьютеров

Архитектура транспьютеров:

Обобщенная структура транспьютеров включает:

• Центральный процессор;

• АЛУ для операций с плавающей запятой;

• Каналы связи;

• Внутренняя память (ОЗУ);

• Интерфейс для подключения внешней памяти;

• Интерфейс событий (система прерываний);

• Логика системного сервиса (облуживания);

• Таймеры;

Рисунок 44 Обобщенная структура транспьютера

Процессор транспьютера построен по архитектуре RISC, имеет микропрограммное УУ. Транспьютер имеет 4 последних канала связи со скоростной передачей порядка 10 мегабит в секунду. Передача информации производится синхронно под воздействием либо общего генератора тактовых импульсов, либо локальной генераторов тактовых импульсов с одинаковой частотой следования импульсов. Информация передается в виде пакетов. Пакет данных состоит из 11 битов:

1

1

Д

А

Н

Н

Ы

Е

Е

Е

0

Для работы транспьютера используется специальный язык программирования OCCAM. Он обеспечивает описание простых операций пересылки данных между двумя точками, а также позволяет явно указывать на параллелизм при выполнении программы разными транспьютерами.

Основным понятием программы на Occam является процесс, состоящий из более чем 1 операторов, который могут быть выполнены последовательно или параллельно. Процессы могут быть распределены по транспьютерам ВС, при этом каждый транспьютер поддерживает выполнение с использованием его одним или нескольким процессами.