LOAD BALANCINGA cluster requires an

TẢI BALANCINGA cụm đòi hỏi một khả năng hiệu quả cho cân bằng các tải giữa các máy tính có sẵn. Điều này bao gồm các yêu cầu mà cụm từng bước khả năng mở rộng. Khi một máy tính mới được thêm vào cụm, các cân bằng tải cơ sở tự động nên bao gồm máy tính này trong lập kế hoạch ứng dụng. Trung gian cơ chế cần phải nhận ra rằng dịch vụ có thể xuất hiện trên các thành viên khác nhau của cụm và có thể di chuyển từ một thành viên khác.PARALLELIZING COMPUTATIONIn một số trường hợp, hiệu quả sử dụng của một cụm đòi hỏi thực hiện phần mềm từ một ứng dụng duy nhất song song. [KAPP00] danh sách ba chung phương pháp tiếp cận cho vấn đề:• Parallelizing biên dịch: xác định một trình biên dịch parallelizing, tại thời gian biên dịch, những phần nào của một ứng dụng có thể được thực hiện song song. Này sau đó được chia off để được chỉ định để các máy tính khác nhau trong cụm sao. Hiệu suất phụ thuộc về bản chất của vấn đề và tốt như thế nào trình biên dịch được thiết kế. Nói chung, trình biên dịch như vậy là khó khăn để phát triển.• Parallelized ứng dụng: trong cách tiếp cận này, các lập trình viên viết các ứng dụng ngay từ đầu để chạy trên một cụm, và sử dụng tin nhắn đi qua để di chuyển dữ liệu, theo yêu cầu, giữa cụm nút. Điều này đặt một gánh nặng cao trên các lập trình viên, nhưng có thể là phương pháp tốt nhất cho cụm khai thác cho một số ứng dụng.17,5 / CỤM 637• Máy tính tham số: cách tiếp cận này có thể được sử dụng nếu bản chất của ứng dụng là một thuật toán hoặc chương trình phải thực hiện một số lớn lần, mỗi lần với một bộ khác nhau của bắt đầu từ điều kiện hoặc tham số. Một ví dụ là một mô hình mô phỏng, mà sẽ chạy một số lớn các kịch bản khác nhau và sau đó phát triển các tóm tắt thống kê của các kết quả. Đối với điều này cách tiếp cận được công cụ xử lý có hiệu quả, tham số là cần thiết để tổ chức, chạy, và quản lý các công việc một cách hiệu quả.Cụm máy tính kiến trúcCon số 17,10 cho thấy một kiến trúc cụm điển hình. Các máy tính cá nhân được kết nối bởi một số LAN tốc độ cao hoặc chuyển đổi phần cứng. Mỗi máy tính có khả năng hoạt động một cách độc lập. Ngoài ra, một lớp trung gian của phần mềm được cài đặt trong mỗi máy tính để cho phép hoạt động nhóm. Cụm middleware cung cấp một Hệ thống các hình ảnh để người sử dụng, được biết đến như là một hình ảnh hệ thống duy nhất. Middleware cũng là trách nhiệm cung cấp sẵn sàng cao, bằng phương tiện của cân bằng tải và đáp ứng với thất bại trong mỗi thành phần. [HWAN99] danh sách sau đây là mong muốn cụm middleware dịch vụ và chức năng:• Mục nhập điểm: một người dùng đăng nhập vào cụm sao chứ không phải là để một cá nhân máy tính.• Hệ thống phân cấp tập tin duy nhất: người dùng thấy một hệ thống phân cấp duy nhất của tập tin thư mục theo thư mục gốc tương tự.• Kiểm soát đơn điểm: đó là một trạm làm việc mặc định được sử dụng cho cụm quản lý và kiểm soát.• Đơn mạng ảo: bất kỳ nút có thể truy cập bất kỳ điểm nào khác trong cụm sao, mặc dù cấu hình thực tế cụm có thể bao gồm nhiều kết nối mạng. Đó là một hoạt động đơn mạng ảo.• Duy nhất bộ nhớ không gian: phân phối bộ nhớ dùng chung cho phép chương trình để chia sẻ biến.• Quản lý công việc duy nhất hệ thống: theo một trình lên lịch công việc cụm, người dùng có thể gửi một công việc mà không có chỉ định máy chủ để thực hiện công việc.• Người dùng giao diện: một giao diện đồ họa thông thường hỗ trợ tất cả người dùng, bất kể các máy trạm từ đó họ nhập cụm sao.• Đơn I/O space: bất kỳ nút điều khiển từ xa có thể truy cập vào bất kỳ thiết bị ngoại vi I/O hoặc đĩa thiết bị mà không có kiến thức về vị trí thực tế của nó.• Quá trình duy nhất space: một chương trình xác định quá trình thống nhất được sử dụng. A quá trình trên bất kỳ nút có thể tạo ra hoặc liên lạc với bất kỳ quá trình khác trên một nút từ xa.• Checkpointing: chức năng này theo định kỳ lưu trình nhà nước và trung gian máy tính kết quả, để cho phép quay ngược lại phục hồi sau khi một sự thất bại.• Quá trình di chuyển: chức năng này cho phép tải cân bằng.Các mục cuối bốn trong danh sách trước tăng cường sự sẵn có của cụm. Các mục còn lại có liên quan với việc cung cấp một hình ảnh hệ thống duy nhất.

LOAD BALANCINGA cluster requires an effective capability for balancing the
load among available computers. This includes the requirement that the cluster
be incrementally scalable. When a new computer is added to the cluster, the
load-balancing facility should automatically include this computer in scheduling
applications. Middleware mechanisms need to recognize that services can appear
on different members of the cluster and may migrate from one member to another.
PARALLELIZING COMPUTATIONIn some cases, effective use of a cluster requires
executing software from a single application in parallel. [KAPP00] lists three general
approaches to the problem:
• Parallelizing compiler: A parallelizing compiler determines, at compile time,
which parts of an application can be executed in parallel. These are then split
off to be assigned to different computers in the cluster. Performance depends
on the nature of the problem and how well the compiler is designed. In general, such compilers are difficult to develop.
• Parallelized application: In this approach, the programmer writes the application from the outset to run on a cluster, and uses message passing to move data,
as required, between cluster nodes. This places a high burden on the programmer but may be the best approach for exploiting clusters for some applications.
17.5 / CLUSTERS 637
• Parametric computing: This approach can be used if the essence of the application is an algorithm or program that must be executed a large number
of times, each time with a different set of starting conditions or parameters.
A good example is a simulation model, which will run a large number of different scenarios and then develop statistical summaries of the results. For this
approach to be effective, parametric processing tools are needed to organize,
run, and manage the jobs in an effective manner.
Cluster Computer Architecture
Figure 17.10 shows a typical cluster architecture. The individual computers are connected by some high-speed LAN or switch hardware. Each computer is capable of
operating independently. In addition, a middleware layer of software is installed
in each computer to enable cluster operation. The cluster middleware provides a
unified system image to the user, known as a single-system image. The middleware
is also responsible for providing high availability, by means of load balancing and
responding to failures in individual components. [HWAN99] lists the following as
desirable cluster middleware services and functions:
• Single entry point: A user logs onto the cluster rather than to an individual
computer.
• Single file hierarchy: The user sees a single hierarchy of file directories under
the same root directory.
• Single control point: There is a default workstation used for cluster management and control.
• Single virtual networking: Any node can access any other point in the cluster,
even though the actual cluster configuration may consist of multiple interconnected networks. There is a single virtual network operation.
• Single memory space: Distributed shared memory enables programs to share
variables.
• Single job-management system: Under a cluster job scheduler, a user can submit a job without specifying the host computer to execute the job.
• Single user interface: A common graphic interface supports all users, regardless of the workstation from which they enter the cluster.
• Single I/O space: Any node can remotely access any I/O peripheral or disk
device without knowledge of its physical location.
• Single process space: A uniform process-identification scheme is used. A
process on any node can create or communicate with any other process on a
remote node.
• Checkpointing: This function periodically saves the process state and intermediate computing results, to allow rollback recovery after a failure.
• Process migration: This function enables load balancing.
The last four items on the preceding list enhance the availability of the cluster.
The remaining items are concerned with providing a single system image.