《體系論文答辯》PPT課件

1、w一個銀行需求一臺主機(jī)用來存放一切的數(shù)據(jù)，這一個銀行需求一臺主機(jī)用來存放一切的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)需求在即使地震，機(jī)房倒塌，也要保證一些數(shù)據(jù)需求在即使地震，機(jī)房倒塌，也要保證一切的遠(yuǎn)程訪問都能到達(dá)，我們需求什么？切的遠(yuǎn)程訪問都能到達(dá)，我們需求什么？w一個小公司剛起步時需求一個效力器，但是由于一個小公司剛起步時需求一個效力器，但是由于資金有限，只能購買相對數(shù)量和性能都較差的多資金有限，只能購買相對數(shù)量和性能都較差的多處置機(jī)，但是不排除以后會對其進(jìn)展擴(kuò)展和晉級，處置機(jī)，但是不排除以后會對其進(jìn)展擴(kuò)展和晉級，我們需求什么？我們需求什么？w如今他試圖處理一個數(shù)學(xué)上的難題，一個需求進(jìn)如今他試圖處理一個數(shù)學(xué)上的難

2、題，一個需求進(jìn)展數(shù)億次上的計算，但是他又無力購買一個超級展數(shù)億次上的計算，但是他又無力購買一個超級計算機(jī)，此時他會怎樣辦？計算機(jī)，此時他會怎樣辦？w主標(biāo)題：多處置計算機(jī)導(dǎo)論w副標(biāo)題：淺談集群計算機(jī)技術(shù)w王上丹 姚雯w時間：2006年6月摘要： 運用計算機(jī)集群系統(tǒng)進(jìn)展并行計算是一種既經(jīng)濟(jì)又高效的處理方法，開發(fā)資源豐富，本錢低廉。隨著運用程序和各種計算對計算機(jī)性能要求的不斷提高，集群系統(tǒng)將成為有效處理這以問題的可行的途徑。本文主要經(jīng)過對集群系統(tǒng)設(shè)計原理，需求處理的問題，軟硬件需求等的分析和研討來學(xué)習(xí)體系構(gòu)造中集群計算系統(tǒng)以及分布式計算的相關(guān)知識，并希望經(jīng)過這樣的學(xué)習(xí)，可以更好的了解和學(xué)習(xí)體系構(gòu)造中

3、的相關(guān)知識。摘要及關(guān)鍵詞概述集群計算技術(shù)簡介集群計算機(jī)的體系構(gòu)造和設(shè)計原理集群技術(shù)的開展與挑戰(zhàn)終了語w選標(biāo)題的：選擇集群技術(shù)作為本論文的研討對象，主要是希望對其的學(xué)習(xí)可以對多處置機(jī)的系統(tǒng)有所了解，以集群系統(tǒng)為主，研討高性能和高擴(kuò)展性以及高可用性計算機(jī)。w背景引見：早在20世紀(jì)60年代，IBM公司就提出了集群計算機(jī)的概念，但是當(dāng)時的計算機(jī)硬件技術(shù)以及制造業(yè)的落后，使得集群計算機(jī)只能停留在藍(lán)圖上，但是到了80年代，隨著計算機(jī)產(chǎn)業(yè)的飛速開展，集群系統(tǒng)才開場漸漸進(jìn)入研討室，進(jìn)入工廠，如今，集群計算機(jī)以其高的性價比獲得市場的認(rèn)可，因此成為目前市場的主流。w集群技術(shù)w集群是一種并行或分布式多處置系統(tǒng)，該系

4、統(tǒng)由兩個或多個計算機(jī)簡稱為節(jié)點經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)銜接而成。節(jié)點可以是一臺PC機(jī)，也可以是任務(wù)站或者SMP，分別構(gòu)成PC集群，任務(wù)站集群，SMP集群。每一個節(jié)點都由單獨的處置器、主存儲器、輔助存儲器、I/O接口及操作系統(tǒng)?？梢詥为殘?zhí)行串行運用程序，也可以作為集群中的一個節(jié)點執(zhí)行并行的運用程序，協(xié)同完成并行義務(wù)。w高可用性計算集群技術(shù)：是指以減少效力中斷宕機(jī)時間為目的的效力器集群技術(shù)。 w高性能計算集群技術(shù) ：是指以提高科學(xué)計算才干為目的計算機(jī)集群技術(shù) 。w高可擴(kuò)展性集群技術(shù)：是帶平衡戰(zhàn)略算法的效力器群集 。w負(fù)載平衡群集 ：在多節(jié)點之間按照一定的戰(zhàn)略算法分發(fā)網(wǎng)絡(luò)或計算處置負(fù)載。負(fù)載平衡建立在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造之

5、上，它提供了一種廉價有效的方法來擴(kuò)展效力器帶寬，添加吞吐量，提高數(shù)據(jù)處置才干，同時又可以防止單點缺點。集群中間件Pc/任務(wù)站處置器，存儲器，I/O，操作系統(tǒng)等Pc/任務(wù)站處置器，存儲器，I/O，操作系統(tǒng)等Pc/任務(wù)站處置器，存儲器，I/O，操作系統(tǒng)等高 速 網(wǎng) 絡(luò)串行程序并行程序下文中將進(jìn)展詳細(xì)的論述w集群架構(gòu)w資源管理和負(fù)載平衡w集群硬件集群中間件w集群軟件平臺w集群的三大技術(shù)w技術(shù)支持負(fù)載平衡算法w集群計算機(jī)的挑戰(zhàn)和開展w目前常見的集群架構(gòu)有兩種：Web/Internet Cluster System 和平行運算Parallel Algorithms Cluster System。前者主要

6、將資料放置在不同的主機(jī)上，亦即由多部主機(jī)同時擔(dān)任一項效力；后者將同一個運算的任務(wù)，交給整個Cluster 里面的一切的CPU來進(jìn)展同步運算，由于運用到多個CPU的運算才干，所以可以加快運算的速度。w資源包括CPU，存儲設(shè)備，I/O等管理與調(diào)度：是集群計算技術(shù)中一個非常重要的方面，從系統(tǒng)的角度來看，集群系統(tǒng)的資源運用率是最重要的問題。系統(tǒng)資源運用越高，闡明系統(tǒng)的吞吐才干越大，資源共享的效果也越好。w負(fù)載平衡的實現(xiàn)機(jī)制有兩種：初始放置或者遠(yuǎn)程執(zhí)行，初始放置技術(shù)是當(dāng)進(jìn)程在某一個計算節(jié)點產(chǎn)生時，根據(jù)負(fù)載平衡的要求將進(jìn)程轉(zhuǎn)移到其它的節(jié)點遠(yuǎn)程執(zhí)行的方法。w集群中間件w 集群中間件處于節(jié)點操作系統(tǒng)與用戶環(huán)境

7、之間，它與操作系一致同為一切的節(jié)點提供訪問系統(tǒng)資源的各種途徑，集群系統(tǒng)的設(shè)計目的集中表達(dá)在支持運用程序的資源管理，系統(tǒng)可擴(kuò)展性和可用性的完全透明。中間件應(yīng)提供以下主要效力：w獨一地址空間：w 獨一用戶界面：w 獨一的進(jìn)程空間：w 檢查點設(shè)置：w除此以外，還包括單點管理和控制、獨一虛擬網(wǎng)絡(luò)，獨一文件層次等功能。 w操作系統(tǒng)wLinux操作系統(tǒng)wSolaris操作系統(tǒng)wWindows NT操作系統(tǒng)w編程環(huán)境w集群中的每一個用戶可以運用不同的編程工具，開發(fā)和調(diào)試本人的分布式成熟，因此，集群環(huán)境應(yīng)該包括接口，API和傳統(tǒng)開發(fā)工具等等，共同為用戶提供豐富的開發(fā)環(huán)境。PVM：并行虛擬 機(jī) 。 M P I

8、： 音 訊 傳 送 接 口 。 例 子 ，M w高可用性集群技術(shù)High Availability Cluster (HA Cluster) w高性能計算集群技術(shù)High Performance Computing Cluster (HPC Cluster)w高可擴(kuò)展性集群技術(shù) 負(fù)載平衡的作用就像輪番值日制度，把義務(wù)分給大家來完成，以免讓一個人過度勞累。但是與輪番值日制度不同的是，負(fù)載平衡是一種動態(tài)平衡，它經(jīng)過一些工具實時地分析數(shù)據(jù)包，掌握網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流量情況，把義務(wù)理分配出去。對于不同的運用環(huán)境如電子商務(wù)網(wǎng)站，它的計 算負(fù)荷大；再如網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫運用，讀寫頻繁，效力器的存儲子系統(tǒng)系統(tǒng)面臨很大壓力

9、；再如視頻效力運用，數(shù)據(jù)傳輸量大，網(wǎng)絡(luò)接口負(fù)擔(dān)重壓。，運用的平衡戰(zhàn)略(算法)是不同的。 所以平衡戰(zhàn)略算法也就有了多種多樣的方式，廣義上的負(fù)載平衡既可以設(shè)置專門的網(wǎng)關(guān)、負(fù)載平衡器，也可以經(jīng)過一些公用軟件與協(xié)議來實現(xiàn)。在OSI七層協(xié)議模型中的第二數(shù)據(jù)鏈路層、第三網(wǎng)絡(luò)層、第四傳輸層、第七層運用層都有相應(yīng)的負(fù)載平衡戰(zhàn)略算法，在數(shù)據(jù)鏈路層上實現(xiàn)負(fù)載平衡的原理是根據(jù)數(shù)據(jù)包的目的MAC地址選擇不同的途徑；在網(wǎng)絡(luò)層上可利用基于IP地址的分配方式將數(shù)據(jù)流疏通到多個節(jié)點；而傳輸層和運用層的交換Switch，本身便是一種 基 于 訪 問 流 量 的 控 制 方 式 ， 可 以 實 現(xiàn) 負(fù) 載 平 衡 。 目前，基于

10、平衡算法主要有三種：輪循Round-Robin、最小銜接數(shù)Least Connections First，和快速呼應(yīng)優(yōu)先Faster Response Precedence。輪循算法，就是未來自網(wǎng)絡(luò)的懇求依次分配給集群中的效力器進(jìn)展處置。最小銜接數(shù)算法，就是為集群中的每臺效力器設(shè)置一個記數(shù)器，記錄每個效力器當(dāng)前的銜接數(shù)，負(fù)載平衡系統(tǒng)總是選擇當(dāng)前銜接數(shù)最少的效力器分配義務(wù)。 這要比輪循算法好很多，由于在有些場所中，簡單的輪循不能判別哪個效力器的負(fù)載更低，也許新的任務(wù)又被分配給了一個曾經(jīng)很忙的效力器了。快速呼應(yīng)優(yōu)先算法，是根據(jù)群集中的效力器形狀CPU、內(nèi)存等主要處置部分來分配義務(wù)。 這一點很難做到

11、，現(xiàn)實上到目前為止，采用這個算法的負(fù)載平衡系統(tǒng)還很少。尤其對于硬件負(fù)載平衡設(shè)備來說，只能在TCP/IP協(xié)議方面做任務(wù)，幾乎不能夠深化到效力器的處置系統(tǒng)中進(jìn)展監(jiān)測。但是它是未來開展的方向。面臨的挑戰(zhàn)分布式計算式程序指那些相對適宜進(jìn)展分布式計算的程序的開發(fā)和普及。 集群中的網(wǎng)絡(luò)傳輸速率的提高。技術(shù)的推行和普及開展的趨勢目前的情況未來的開展w64位系統(tǒng)逐漸成為主流w種商業(yè)化的高速互連網(wǎng)絡(luò)wSAN系統(tǒng)作為集群的存儲設(shè)備w科學(xué)計算w大規(guī)模模擬運用w三維網(wǎng)格模擬運用所需的內(nèi)存可以隨便突破2GBw生物信息學(xué)w基因拼接等運用需求大量的內(nèi)存，實踐運用中內(nèi)存缺乏是主要問題之一w素數(shù)運算w需求用到大量64位整數(shù)運算

12、和大內(nèi)存w商業(yè)運用w海量數(shù)據(jù)處置wDB in memoryw媒體播放效力器w大內(nèi)存w高內(nèi)存帶寬w減少訪問磁盤次數(shù)，可將性能提高近一個數(shù)量級w引發(fā)新的設(shè)計理念w現(xiàn)有的很多算法是基于內(nèi)存缺乏設(shè)計的，因此很多精神破費在用時間換取空間上w64位系統(tǒng)提供了訪問更大內(nèi)存的時機(jī)，因此很多運用能夠要基于新的理念進(jìn)展設(shè)計，以獲得64位所帶來的益處w并非一切用戶都需求如今就轉(zhuǎn)向64位w代碼膨脹，性能反而能夠會下降w需求根據(jù)本人的運用特性來分析w能否需求2GB以上的內(nèi)存w能否有大量64位整數(shù)運算w2003年一年，全美總計被淘汰的pc數(shù)量是4000萬臺，這些pc不是由于部件損壞，而是由于性能的落后而被淘汰。w中國20

13、04年淘汰的pc數(shù)量為350萬臺。w。wPc電腦的平均生命周期從20世界末的5年到如今3年，性能的不斷提高，呵斥了許多電子資源的浪費。w由于被淘汰的pc很多沒有被很好的處置，這些pc不光呵斥了資源的浪費也成為電子污染物。w想象！假設(shè)他可以經(jīng)過兩臺性能普通的電腦來到達(dá)一臺性能很強(qiáng)的電腦，這樣的方式能否可以比較好的處理這樣的局面，所以集群計算機(jī)技術(shù)有其非常強(qiáng)大的優(yōu)勢。合理地普及這樣的技術(shù)，可以節(jié)省很多的資源，并且提高pc利用率。w高性能計算集群綜合了多臺計算結(jié)或節(jié)點的計算才干，集群的存儲空間在各個節(jié)點上聚集了宏大的資源。經(jīng)過一種有效的方式來開發(fā)和利用這些分布式的資源，我們可以將可以開發(fā)出超高性能的

14、計算機(jī)系統(tǒng)。而運用何種方式來有效的利用這些資源成為了集群系統(tǒng)開展中的一大挑戰(zhàn)。w隨著科技的不斷開展，集群系統(tǒng)和公用的并行計算機(jī)之間的差距會越來越小，而集群系統(tǒng)又比公用并行計算機(jī)有著更多的優(yōu)點，這是一種更為經(jīng)濟(jì)的方法，并且一定意義上可以充分利用那些已被淘汰的計算機(jī)，不但減少了很多污染還節(jié)省了很多資源。w不能發(fā)現(xiàn)，不久的未來，集群計算機(jī)必將成為未來的超級計算機(jī)，也必然將成為未來高性能計算機(jī)的主角。w收獲：w經(jīng)過這次論文，對論文的格式規(guī)范和行文要求有了一定的了解，為以后的論文撰寫作了預(yù)備。w經(jīng)過對集群系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，對集群系統(tǒng)有了一個全面的了解，擴(kuò)展本人的知識面。w在整個論文的過程中，經(jīng)過資料的整理，提高了本人的學(xué)習(xí)和搜索才干。w缺乏：w選題的時候不夠慎重并且目的性不明確，導(dǎo)致了最后由于面太廣成了科普文。并不像學(xué)術(shù)論文。w資料的來源要找最新的學(xué)術(shù)文章，防止找老資料，由于技術(shù)和學(xué)科都會變化。w要多和其他的同窗，教師交流，可以得到很多