Post on 05-Apr-2015
PC-Cluster
14.06.2002 2
Motivation
Motivation
Definition
Beispiel
Hardware
Software
Diskussion
• Rechenintensive Probleme- Genomsequenzierung- Wettervorhersage
• Große Datenbanksysteme- Suchmaschinen wie Google
... Sollen möglichst schnell ein Ergebnis liefern!
14.06.2002 3
• Härter arbeiten – schnellere Prozessoren
• Eleganter arbeiten – bessere Algorithmen
• Hilfe holen – parallel rechnen
Motivation
Definition
Beispiel
Hardware
Software
Diskussion
Wie löst man eine Aufgabe schneller?
14.06.2002 4
Was ist ein PC-Cluster?
Ein PC-Cluster ist ein paralleles oder verteiltes System, daß
• aus mehreren, miteinander vernetzten PC´s besteht
• als eine einheitliche Rechenressource genutzt wird
Motivation
Definition
Beispiel
Hardware
Software
Diskussion
14.06.2002 5
Was ist ein PC-Cluster?
Motivation
Definition
Beispiel
Hardware
Software
Diskussion
14.06.2002 6
Single System Image (SSI)
• SSI ist das Konzept, welches die Illusion schafft, daß eine Kollektion von Rechenressourcen wie eine einzelne erscheint.
• Realisiert durch Hard- und Software
• Bsp.: Datenbanksystem auf Cluster ist ein SSI für Datenbankanwendungen
SSI macht eine Gruppe von Computern zu einem Cluster
Motivation
Definition
Beispiel
Hardware
Software
Diskussion
14.06.2002 7
Cluster vs. SMP
Motivation
Definition
Beispiel
Hardware
Software
Diskussion
Cluster
SMP
• Vervielfältigung der ganzen Einheit
• Vervielfältigung eines Teils der ganzen Einheit (hier: CPU)
14.06.2002 8
Cluster vs. Verteilte Systeme
- Knoten sind anonym
- Jeder Knoten hat gleiche Funktionalität
- Knoten sind homogen
- Erscheint wie ein PC im Netzwerk
- Knoten sind bekannt
- Knoten haben untersch. Funktionalität
- Knoten sind heterogen
- Client-Server organisation
Bsp.: Internet
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Beispiel
Hardware
Software
Diskussion
Cluster Verteilte Systeme
14.06.2002 9
Beispiel: ASCI Blue Mountain
Motivation
Definition
Beispiel
Hardware
Software
Diskussion
Nutzung:
• Paralleles Rechnen
• Lastverteilung
Konfiguration:
• 48 Silicon Graphics SMP`s mit je 128 Prozessoren à 250 Mhz
• 1.5 Terabyte RAM, 76 Terabyte HD
• 12 * 800 Mbit/s pro Knoten
14.06.2002 10
Hardware
• Wie sind die Knoten aufgebaut?– CPU, RAM, I/O
• Was für ein Netzwerk wird verwendet?– Topologie, Geschwindigkeit
• Wie wird I/0 organisiert?– Datenzugriff Knotenorientiert: Daten liegen
verteilt auf allen Knoten
– Datenzugriff Serverorientiert: Daten liegen auf Fileserver(n)
Motivation
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Beispiel
Hardware
Software
Diskussion
Grundgedanken zur Cluster-Hardware:
14.06.2002
SoftwareWie erreicht man eine gewisse Parallelität auf Softwareebene?
request()
do_io()
return_data()request()
request()request()request()
return_data()return_data()return_data()
POSIX-Threads:
Message-Passing:
• Kommunikation zwischen den Knoten
• C++ Bibliothek: Message Passing Interface
Motivation
Definition
Beispiel
Hardware
Software
Diskussion
14.06.2002 12
Warum Cluster?
• Leistung– Durch Einsatz mehrerer Rechner– Immer schnellere Prozessoren und
Netzwerktechniken
• Hohe Verfügbarkeit– Ausfall einzelner Knoten i.d.R. nicht schlimm
• Gutes Preis / Leistungs – Verhältnis• Skalierbarkeit
– Keine Grenze nach oben– „Ältere“ Knoten müssen nicht ersetzt werden
Motivation
Definition
Beispiel
Hardware
Software
Diskussion
14.06.2002 13
• Hoher Administrationsaufwand– 20 Computer zu verwalten ist schwieriger als
einen zu verwalten
– Personal ist teuer
• Schwere Programmierung– Die Implementation paralleler Programme ist
nicht trivial
Warum nicht?
Motivation
Definition
Beispiel
Hardware
Software
Diskussion