Bilgisayar ağı

NASA bilgisayar kümesi

Bir bilgisayar ağı ya da bilgisayar küme genellikle sadece denilen küme ( “bilgisayar sürüsü”, “grubun” veya “yığın” olarak İngilizce'den), bir dizi açıklar ağa bilgisayarlar . Terimi, iki farklı görevleri özetlemek için kullanılır: işlem kapasitesinin artırılması (HPC küme, yüksek performanslı işlem) ve artan durumuna (HA küme, mevcut yüksek). Bilgisayar bir kümede (ayrıca içerdiği düğümlerin İngiliz gelen düğümler veya sunuculara genellikle denir) sunucu grubu aradı.

Küme kategorileri

Küme terimi, öncelikle tek tek bileşenlerin mimarisini ve bunların etkileşimini tanımlar . Donanım veya yazılım kümeleri temelde farklıdır. Bir donanım kümesinin basit biçimi, aktif / pasif olarak bilinir . Diğer varyasyonlar, basamaklı olarak bilinir . Hizmette bir kesinti de hesaba katılmalıdır. HP OpenVMS kümeleri , bir donanım etkin / etkin işlevselliği uygulayabilir.

Öte yandan, yazılım kümeleri veya uygulama kümeleri sürekli çalışmayı gerçekleştirme konusunda daha yeteneklidir (örneğin: DNS sunucusu). Ancak, bağlı istemci o hizmetin arasındaki geçişi işleyebilir olmadığını istemci / sunucu mimarisinde.

Sözde homojen ve heterojen kümeler arasında bir ayrım yapılır . Homojen kümelerdeki bilgisayarlar aynı işletim sistemi ve aynı donanım altında çalışırken, heterojen kümeler farklı işletim sistemleri veya donanımlar kullanabilir. İyi bilinen Linux küme yazılımı z. B. HP Serviceguard , Beowulf ve openMosix .

Kullanımlar

Yüksek kullanılabilirlik kümesi

Yüksek kullanılabilirlik kümeleri (HA küme) artış için kullanılan kullanılabilirlik ya da daha iyi güvenilirlik için. Kümenin bir düğümünde bir hata oluşursa, bu düğümde çalışan hizmetler başka bir düğüme geçirilir. Çoğu HA kümesinin 2 düğümü vardır. Hizmetlerin sürekli olarak tüm düğümlerde çalıştığı kümeler vardır. Bu kümelere aktif-aktif veya simetrik denir. Tüm düğümler aktif değilse, aktif-pasif veya asimetrikten söz edilir. Bir HA kümesinin hem donanımı hem de yazılımı tek hata noktasından (bir hata nedeniyle tüm sistemin arızalanmasına neden olacak bileşenler) arınmış olmalıdır . Bu tür HA kümeleri, yılda sadece birkaç dakikalık kesinti sürelerine izin verilen kritik ortamlarda kullanılır. Afet senaryoları bağlamında kritik bilgisayar sistemleri güvence altına alınmalıdır. Bu amaçla, küme düğümleri genellikle farklı veri merkezlerinde birkaç kilometre uzağa yerleştirilir. Bir felaket durumunda, etkilenmemiş veri merkezindeki düğüm tüm yükü devralabilir. Bu tür küme aynı zamanda "uzatılmış küme" olarak da adlandırılır.

Yük dengeleme kümesi

Yük dengeleme kümeleri, yükü birkaç makineye dağıtmak için ayarlanır . Yük genellikle yedekli, merkezi bir örnek aracılığıyla dağıtılır. Olası uygulama alanları, bilgisayar performansı üzerinde yüksek taleplerin olduğu ortamlardır. Performans gereksinimi, bireysel bilgisayarların yükseltilmesi değil, ek bilgisayarlar eklenmesiyle burada ele alınmaktadır. Kullanımın nedeni , pahalı özel bilgisayarlar yerine pahalı olmayan standart bilgisayarların ( COTS bileşenleri) kullanılması değildir.

Yüksek performanslı bilgi işlem kümesi

Bilgi işlem görevlerini işlemek için yüksek performanslı bilgi işlem kümeleri (HPC kümeleri) kullanılır. Bu aritmetik görevler birkaç düğüm arasında bölünmüştür. Ya görevler farklı paketlere bölünür ve birkaç düğümde paralel olarak yürütülür veya bilgi işlem görevleri ( işler olarak adlandırılır) tek tek düğümlere dağıtılır. İşlerin bölünmesi genellikle bir iş yönetim sistemi tarafından yapılır . HPC kümeleri genellikle bilimsel alanda bulunur. Kural olarak, bir kümenin münferit elemanları hızlı bir ağ üzerinden birbirine bağlanır . Sözde render çiftlikleri de bu kategoriye girer.

Tarih

Ilk ticari küme ürünü ARCNET , geliştirilen tarafından içinde Datapoint 1977 . DEC şirketi ilk gerçek başarısını 1983 yılında VAX bilgisayar sistemi için VAXCluster ürününün sunumuyla elde etti . Ürün yalnızca küme düğümlerinde paralel hesaplamayı desteklemekle kalmaz, aynı zamanda ilgili tüm düğümlerden dosya sistemlerinin ve cihazların ortak kullanımını da destekler . Bu özellikler, günümüzde birçok ücretsiz ve ticari üründe hala eksiktir. VAXCluster bugün hala OpenVMS işletim sistemi ve Alpha ve Itanium işlemcileri için HP'den "VMSCluster" olarak mevcuttur .

teknoloji

HA kümesi

Yük devretme işlevi genellikle işletim sistemi tarafından sağlanır (hizmet yük devretme , IP devralma). Hizmetlerin devralınması için olabilir. B. IP adreslerinin otomatik geçişi veya çok noktaya yayın adresinin kullanılmasıyla elde edilebilir .

Hiçbir şey paylaşmayan ve her şeyi paylaşan mimariler arasında genel bir ayrım yapılır .

“Aktif-aktif” kümenin bir tipik temsilcisi, paylaşımsız bir yapıya olan DB2 ( “üçlü e” telaffuz) EEE ile. Burada her küme düğümü kendi veri bölümünü barındırır. Verilerin bölümlenmesi ve ilgili dağıtılmış işleme yoluyla bir performans kazancı elde edilir. Arıza güvenliği garanti edilmez.

Bu, "tümü paylaşılan" kümesinde farklıdır. Bu mimari, paylaşılan depolamaya rekabet ederek tüm küme düğümlerinin tüm veritabanına erişebilmesini sağlar. Bu mimari, ölçeklendirmeye ve artırılmış performansa ek olarak ek güvenilirlik de sağlar. Bir düğüm başarısız olursa, diğer düğümler görevlerini devralır. Tümüyle paylaşılan mimarinin tipik bir temsilcisi, Oracle Gerçek Uygulama Kümesidir (RAC).

HA bilgisayar kümeleri, yerel veri taşıyıcıları olmadan doğrudan bir "tek sistem görüntüsü" olarak bir depolama alanı ağından (SAN) da önyüklenebilir . Bu tür disksiz paylaşılan kök kümeler , küme düğümlerinin değişimini kolaylaştırır ve bu tür bir yapılandırmada yalnızca hesaplama güçlerini ve G / Ç bant genişliğini kullanılabilir kılar.

Hizmetler, bir kümede kullanılmak üzere özel olarak programlanmalıdır. Bir hizmet, özel olaylara (bir küme düğümünün arızalanması gibi) tepki verir ve bunları uygun bir şekilde işlerse "küme duyarlı" olarak adlandırılır.

Küme yazılımı, komut dosyaları şeklinde uygulanabilir veya işletim sistemi çekirdeklerine entegre edilebilir.

HPC kümesi

HPC kümelerinde, yapılacak görev olan "iş" genellikle bir ayrıştırma programı aracılığıyla daha küçük parçalara bölünür ve ardından düğümlere dağıtılır.

Farklı düğümlerde çalışan iş bölümleri arasındaki iletişim genellikle bir İleti Geçiş Arabirimi (MPI) kullanılarak gerçekleştirilir, çünkü ayrı işlemler arasında hızlı iletişim gereklidir. Bunu yapmak için düğümler, aşağıdaki gibi hızlı bir ağa bağlanır: B. InfiniBand .

İşleri bir HPC kümesine dağıtmanın yaygın bir yöntemi, bunları çeşitli kategorilere göre dağıtabilen bir iş planlama programıdır, örneğin: B. Yük Paylaşma Olanağı (LSF) veya Ağ Kuyruklama Sistemi (NQS).

Top500 ait süper bilgisayar üzerinde% 90 olan Linux kümeleri, az değil bilgisayar görevler talep ucuz çünkü COTS donanım kullanabilirsiniz.

Küme yazılımı

Ayrıca bakınız

• Aktif / aktif küme
• Yük devretme
• Dayanıklılık
• Küme dosya sistemi
• Şebeke bilişim
• Yüksek kullanılabilirlik
• Yetersayı (bilgisayar bilimi)
• Paralel Sysplex
• Veri merkezi
• Paylaşılan depolama alanı

Edebiyat

• Heiko Bauke, Stephan Mertens: Küme Hesaplama. Springer 2006, ISBN 3-540-42299-4
• Charles Bookman: Linux Kümeleme. ISBN 1-57870-274-7
• Hartmann Gebauer: Windows NT ile Kümeleme. Addison-Wesley 1999, ISBN 3-8273-1403-8
• Andrea Held: Oracle 10g yüksek kullanılabilirlik. Addison-Wesley 2004, ISBN 3-8273-2163-8
• Michael Soltau: Unix / Linux yüksek kullanılabilirlik. MITP 2002, ISBN 3-8266-0775-9
• Martin Wieczorek, Uwe Naujoks, Bob Bartlett (editörler): Business Continuity. Springer 2003, ISBN 3-540-44285-5
• Volker Herminghaus, Albrecht Scriba: Veritas Depolama Vakfı, Springer (2006), ISBN 3-540-34610-4

İnternet linkleri

• Linux HA - Yüksek Kullanılabilirlik Linux Projesi
• En güçlü süper bilgisayarların TOP500 listesi
• 12 VIA EPIA800 bilgisayardan oluşan küme (İngilizce)
• Düşük Maliyetli Kendin Yap (İngilizce)