Výpočetní cluster
Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Výpočetní cluster (anglicky computer cluster) je seskupení volně vázaných počítačů, které spolu úzce spolupracují, takže navenek mohou pracovat jako jeden počítač. Obvykle jsou propojeny počítačovou sítí. Clustery jsou obvykle nasazovány pro zvýšení výpočetní rychlosti nebo spolehlivosti s větší efektivitou než by mohl poskytnout jediný počítač, přičemž jsou levnější než jediný počítač o srovnatelné rychlosti nebo spolehlivosti.
Clustery slouží k paralelním výpočtům složitých početních úloh, např. faktorizace na prvočísla, simulace vývoje počasí, analýza velkeho množství statistických dat, atp. Používají se buď specializované víceprocesorové stroje propojené sítí, nebo obyčejné počítače třidy PC. Úlohy, určené pro urychlení za pomoci výpočetního clusteru, musí být specielně navrženy.
Obsah |
[editovat] OpenMosix Cluster
Je modifikace Linuxového kernelu, která se snaží clustering co nejvíce zjednodušit. Nadstavba OpenMosix přebírá kontrolu nad procesy ve chvíli volání například fork(), což umožňuje využití této technologie bez nutnosti větší úpravy zdrojového kódu. Pouhým štěpením na procesy lze dosáhnou vyššího výkonu migrováním těchto vláken na okolní nody. OpenMosix se skládá z patche na kernel, obslužných programů, OpenMosix démona, OpenMosix kolektoru, který sbírá z pracujících nodů data.
[editovat] Beowulf Cluster
Projek Beowulf začal v roce 1994 na pracovišti CESDIS (Center of Excellence in Space Data and Information Sciences), které je součástí Goardova centra vesmírných letů NASA. CESDIS bylo sponzorováno z projektu ESS (Earth and Space Sciences) k jehož úkolům patří i výzkum masivně paralelních počítačů. Thomas Sterling a Donald Becker, dva zaměstnanci CESDIS, od konce roku 1993 pracovali na návrhu paralelního počítače postaveného pouze z běžně dostupných (levných) komponent (Commodity of the Shelf; zkr. COTS) a volně šiřitelného softwaru. Výsledkem jejich snahy byl cluster (multipočítač) složený ze šestnácti PC s procesory 486DX4 propojených upraveným 10Mb „vícekanálovým“ Ethernetem — FastEthernet a ethernetové přepínače byly tehdy poměrně nákladnou záležitostí, proto Donald Becker přepsal ovladače Linuxového jádra tak, aby komunikace mezi jednotlivými nody mohla být rozložena do dvou a více ethernetových sítí. Stroj a s ním i celý projekt byli pojmenováni podle hrdiny anglosaského eposu ze šestého století: Beowulf.
Zpráva o úspěchu projektu se rychle rozšířila skrz NASA do akademických a vědeckých kruhů a projekt se nejen rozrůstal, ale získal i mnoho následovníků. Pro počítače tohoto druhu se vžilo označení „Beowulf Class Cluster Computer“. S nárůstem výkonu a schopností počítačů PC a operačního systému Linux, který na Beowulf clusterech dominuje (místo něj se v poslední době objevují i jiné systémy, jako FreeBSD) se odpovídajícím způsobem posunují i možnosti počítačů typu Beowulf a stávají se konkurencí pro malosériové superpočítače.
Komunita kolem projektu Beowulf se neustále vyvíjí a podobně jako linuxová komunita sestává z volně organizované konfederace vědců a vývojářů, kteří se společně podílejí na dalším zlepšování a rozšiřování projektu. Každá organizace má vlastní požadavky na využití paralelních počítačů a proto se i Beowulf clustery liší od obrovských strojů s mnoha sty uzly postavených na nejvýkonějších procesorech Pentium 4 nebo Alpha, určených pro nasazení pro nejnáročnější vědecké výpočty, až po několikauzlové stroje z „recyklovaných“ komponent, používané pro výuku paralelního programování a testovací účely. Důležitým faktorem pro současný rychlý nárůst výkonu počítačů typu Beowulf je především snižováním ceny a zvyšování dostupnosti vysokorychlostních síťových prvků, ale i zkvalitňování GNU softwaru, na kterém Beowulf stojí, a to nejen operačních systémů, ale i ostatních softwarových produktů – middleware pro zasílání zpráv a překladačů programovacích jazyků (hlavně C, C++ a Fortran).
[editovat] Parallel Virtual Machine (PVM)
Parallel Virtual Machine (PVM) je systém, který umožňuje programátorům pohlížet na heterogenní soubor unixových strojů jako na jednolitý paralelní počítač. PVM pracuje na jednoduchém, ale funkčně kompletním modelu předávání zpráv (message passing model).
PVM vzniklo z hladu po systému zastřešujícím heterogenní síťové prostředí. Je to sada softwarových nástrojů a programátorských knihoven, která umožňuje a podporuje provoz paralelní aplikace na obecně nestejných počítačích propojených do sítě.
Základem PVM je démon pvmd3, který běží na každém počítači. Všechny nody se spuštěným démonem pvmd3 mohou dohromady vytvářet virtuální stroj. Druhou částí PVM je knihovna, poskytující rozhraní pro paralelní operace. V současné době jsou podporovány jazyky C, C++ a Fortran.
