高性能计算机系统导论

《高性能计算机系统导论》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、高性能计算机系统导论---------集群计算系统（上海同济大学软件学院2003级王上丹：033290姚雯：033347）摘要：使用计算机集群系统进行并行计算是一种既经济又高效的解决方法，开发资源丰富，成本低廉。随着应用程序和各种计算对计算机性能要求的不断提高，集群系统将成为有效解决这以问题的可行的途径。本文主要通过对集群系统（设计原理，需要解决的问题，软硬件需求等）的分析和研究来学习体系结构中集群计算系统以及分布式计算的相关知识，并希望通过这样的学习，可以更好的理解和学习体系结构中的相关知识。关键词：集群系统；分布式计算；并行计算；体系结构；通信协议；SMP（对称多处理

2、器）负载均衡说明：本论文主要包括6个部分:概述集群技术简介集群原理和实现集群技术支持（主要针对负载均衡）集群技术的机遇与挑战结束语本文的目的是希望读者能对其有一个初步的了解，由于技术研究方面，所涉及的知识确实非常广泛，不可能一一叙述，面面俱到，故选取了其中可扩展性集群技术中的负载均衡的技术进行一个深入分析。高性能计算机系统导论---------集群计算系统（上海同济大学软件学院2003级王上丹：033290姚雯：033347）摘要：使用计算机集群系统进行并行计算是一种既经济又高效的解决方法，开发资源丰富，成本低廉。随着应用程序和各种计算对计算机性能要求的不断提高，集群系统

3、将成为有效解决这以问题的可行的途径。本文主要通过对集群系统（设计原理，需要解决的问题，软硬件需求等）的分析和研究来学习体系结构中集群计算系统以及分布式计算的相关知识，并希望通过这样的学习，可以更好的理解和学习体系结构中的相关知识。关键词：集群系统；分布式计算；并行计算；体系结构；通信协议；SMP（对称多处理器）负载均衡说明：本论文主要包括6个部分:概述集群技术简介集群原理和实现集群技术支持（主要针对负载均衡）集群技术的机遇与挑战结束语本文的目的是希望读者能对其有一个初步的了解，由于技术研究方面，所涉及的知识确实非常广泛，不可能一一叙述，面面俱到，故选取了其中可扩展性集群技

4、术中的负载均衡的技术进行一个深入分析。概述（前言）随着科学技术的不断发展，计算机的性能有着飞速的发展，尤其是最近一、二十年间，计算机的性能几乎以成倍的速度在增长，我们不难发现，这样的发展的速度正由于相关科技（微电子，体系结构，纳米技术等）的限制而渐渐放慢，但是对于计算机性能的提高却从来没有停止过。所以必然面临这样的问题，当通过单处理机的性能提高无法满足不断提高的性能需求，就需要设计一种新型的，高性能的计算机系统。在过去的几十年里，出现了许多支持高性能计算的计算机系统，最为普通的系统是：大规模并行处理器（MPP）、对称多处理器（SMP）、Cache一致性的非统一内存访问（C

5、C-NUMA）、分布式系统、集群系统（Cluster）。其中集群系统以其高性价比的突出特点成为一大研究热点。而本文主要讲述了集群系统这个体系系统。早在20世界60年代，IBM公司就提出了集群计算系统，其基本的思想是将大型计算机连接起来通过合理的交互以共同完成某种并行计算。但是由于当时的各种技术的限制，特别是软硬件的成本较高，这种思想并不能很好的商业化。直到20世界80年代，随着高性能低价位的微处理器，高速网络的和分布式软硬件工具的发展，集群计算系统才有了发展的物质条件。最初的集群系统是为了获得高性能的计算系统，一方面不断增加处理器的运算速度以及磁盘容量，另一方面将多个处理

6、器连起来，使得可以使用多个处理器的共有计算能力，这样就成为了早期的并行超级计算机。由于资源和成本的限制，早期的这种并行超级计算机并没有得到很好的发展，但是这种理念已经成为众多的计算机研究人员所投入研究的一个方向。到20世界90年代后，各种技术的不断成熟，使得集群系统这种超级计算机得到了飞速发展，产生了很多典型的系统，其中包括：①Beowulf、②BerkeleyNOW、③HPVM、④SolarisMC四大集群环境。如今，这些集群计算机已经广泛运用于社会生活的方方面面。本文将主要讲述这些集群计算机的体系结构以及相关问题。①Beowulf是基于Linux和Grendel（系统

7、软件工具包）之上的pc机集群，采用TCP/IP多个以太网完成节点间信息交换，主要特点是能够构造“最佳”性能价格比的集群系统。②BerkeleyNOW是基于Solaris（分布式操作系统）、Glinux和xFS（无服务网络文件系统）之上的工作站集群，节点间利用MyriNET网络和活动消息进行信息传递，其主要的特点是用大量生产的商品化工作站和最先进的给予开关网络部件构造大型并行计算系统。③HPVM（高性能虚拟机）是基于WindowsNT、Linux和LSF（负责分配器—负责资源分配）之上的PC机集群，采用快速消息的MyriNET网