分布式与云计算系统.ppt

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分布式与云(Yun)计算系统第章
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ComputerSchool,,2013
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计算机集群(computercluster)由相互联系的个体计算机聚集组成,这些计算机之间相互联系并且共同工作
对于用户来说,计算机集群如同一个独立完整的计算资源池。
集群化实现作业级(Ji)的大规模并行,并通过独立操作实现高可用性。
计算机集群和大规模并行处理器(MPP)的优点包括可扩展性能、高可用性、容错、模块化增长和使用商用组件。
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计算机集群的设计宗旨:
可扩展性:计算机集群化是基于(Yu)。这一些因素限制:如多核心芯片技术、集群拓扑结构、封装方式、电力消耗和冷控制技术应用。
封装:集群节点可以被封装成紧凑或者松散的形式。封装直接影响通信线路的长度,需要选择合适的互连技术。紧凑集群通常利用专有的高带宽、低延迟的通信网络,而松散集群节点一般由标准的局域网或广域网连接。
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控制:集群能够以集中或分散的形式被控制或管理。紧凑集群通常集中控制,而松散集群可以采取另一种方式。在集中式集群中,中心管理者拥有、控制、管理和操作所有节点。在分散式集群中,节点有各自的拥有者。它同样需要进程调度、负载迁移、检查点、记账和其他类似任务的特殊技(Ji)术。
同构性:同构集群采用来自相同平台的节点,即节点具有相同处理器体系结构和相同操作系统。异构集群使用来自不同平台的节点。互操作性是异构集群的一个非常重要的问题。在同构集群中,二进制进程镜像可以迁移到另一个节点并能够继续执行。这在异构集群中是不允许的,因为当进程迁移到不同平台的节点上时,二进制代码不继续执行。
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安全性:集群内通信可以是开放的或封闭的。开放集群外界机器可采用标准协议(如TCP/IP)访问通信路径,从而访问单独节点。有几个缺点:集群内通信变得不安全;外界通信可能以不可预测的形式干扰集群内通信;准通信协议往往具有巨大的开销。在封闭集群中,集群内通信与外界相隔离,目前还没有高效、封闭的集群内通信标准。
专用集群和企业集群:专用集群由相同类型的计算机节点同构配置,被用于代替传统的大型机或超级计算机,极大地提高了吞吐量,并且减少了响应时间。企业集群主要利用节点的闲置资源,每个节点通常是一个完整的SMP、工作站或PC及其所有必要的外部设备(Bei)。通常是由异构计算机节点配置的。
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基础集群设计问(Wen)题:
可扩展性能:资源扩展(集群节点、内存容量、I/O带宽等)使性能成比例增长
单系统镜像(SSI):集群是一个单一独立的系统。
可用性支持:集群能够利用处理器、内存、磁盘、I/O设备、网络和操作系统镜像的大量冗余提供低成本、高可用性的性能。
集群作业管理:实现高系统利用率,作业管理软件需要提供批量、负载均衡和并行处理等功能。
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节点间通信:集群由于具有更高的节点复杂度,故不能被封装得如MPP节点一样的简洁。集群内节点之(Zhi)间的物理网线长度比MPP长。
容错和恢复:机器集群能够消除所有的单点失效。集群能在一定程度上容忍出错的情况。故障节点上运行的关键作业可以被转移到正常运行的节点上。回滚恢复机制通过周期性记录检查点来恢复计算结果。
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集群分类:
计算集群:主要用于单一大规模作业的集体计算。当单一计算作业需要集群中节点间的频繁通信,该集群必须共享一个专用网络,因而这些节点大多是同构和紧耦合的。这种类型的集群也被称为贝奥(Ao)武夫集群。当集群需要在少量重负载节点间通信时,其从本质上就是众所周知的计算网格。紧耦合计算集群用于超级计算应用。
高可用性集群:用于容错和实现服务的高可用性。高可用性集群中有很多冗余节点以容忍故障或失效。
负载均衡集群:通过使集群中所有节点的负载均衡而达到更高的资源利用。可以在不同机器间平衡负载,从而达到更高的资源利用或性能。
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