11、计算机集群与大规模并行计算技术剖析

计算机集群与大规模并行计算技术剖析

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。以下是这些问题的详细介绍：
1. 可扩展性能 ：资源（如集群节点、内存容量、I/O 带宽等）的扩展应能带来性能的成比例提升。根据应用需求或成本效益的考量，既需要向上扩展的能力，也需要向下扩展的能力。可扩展性是集群计算的驱动力，在所有集群或大规模并行处理（MPP）计算系统的应用中都不应忽视这一因素。
2. 单一系统映像（SSI） ：通过以太网连接的一组工作站不一定能构成一个集群，集群应是一个单一系统。例如，将 100 个具有特定性能的工作站进行集群，期望得到一个相当于巨型工作站的单一系统，但这一目标很难实现。SSI 技术旨在达成这一目标。
3. 可用性支持 ：集群能够利用处理器、内存、磁盘、I/O 设备、网络和操作系统映像的冗余性，提供具有成本效益的高可用性（HA）能力。然而，要实现这一潜力，需要相应的可用性技术。
4. 集群作业管理 ：集群试图提高传统工作站或 PC 节点的系统利用率，这些节点通常利用率不高。因此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，同时需要特殊的软件工具来同时管理多个作业。
5. 节点间通信 ：由于集群节点的复杂度较高，无法像 MPP 节点那样紧凑封装，节点间的物理线路更长，这会导致互连网络延迟增加，并且在可靠性、时钟偏移和串扰方面存在更多问题。因此需要可靠和安全的通信协议，但这