11、计算机集群与大规模并行计算架构解析

计算机集群与大规模并行计算架构解析

1. 集群开发与使用需考虑的问题

在开发和使用集群时，有几个关键问题需要考虑，尽管在这方面已经做了很多工作，但它仍然是一个活跃的研发领域。

1.1 可扩展性能

可扩展性能指的是资源（如集群节点、内存容量、I/O带宽等）的扩展会带来性能的成比例提升。根据应用需求或成本效益的考虑，既需要向上扩展（scale - up）能力，也需要向下扩展（scale - down）能力。可扩展性是集群计算的驱动力，在集群或大规模并行处理（MPP）计算系统的所有应用中都不应忽视这一因素。

1.2 单系统映像（SSI）

通过以太网连接的一组工作站不一定构成一个集群，集群应是一个单系统。例如，一个工作站有300Mflops/秒的处理器、512MB内存和4GB磁盘，能支持50个活跃用户和1000个进程。将100个这样的工作站集群化，能否得到一个相当于拥有30Gflops/秒处理器、50GB内存、400GB磁盘，能支持5000个活跃用户和100000个进程的巨型工作站呢？这是一个有吸引力但很难实现的目标，SSI技术旨在实现这一目标。

1.3 可用性支持

集群可以通过处理器、内存、磁盘、I/O设备、网络和操作系统映像的大量冗余提供具有成本效益的高可用性（HA）能力。然而，要实现这种潜力，需要可用性技术。

1.4 集群作业管理

集群试图从通常利用率不高的传统工作站或PC节点实现高系统利用率。这需要作业管理软件来提供批处理、负载均衡、并行处理等功能，还需要特殊的软件工具来同时管理多个作业。

1.5 节点间通信