高可用與高性能計算系統(tǒng)的構(gòu)建與應用--中心機房建設內(nèi)容(編輯修改稿)
2024-11-16 23:00 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 多數(shù)新或即將發(fā)布的應用軟件都對此類技術提供了支持，整個軟件市場其實已經(jīng)為多核心處理器架構(gòu)提供了充分的準備。 ３．高性能計算 這里必須強調(diào)，如果要讓多處理器系統(tǒng)達到最大性能，就必須充分利用所有可執(zhí)行單元 ,讓所有執(zhí)行單元都有活可干．目前，大多數(shù)操作系統(tǒng)已經(jīng)支持并行處理，在操作系統(tǒng)設計上，從進程（ Process）演化出線程（ Thread），最主要的目的就是更好地支持多處理器。進程是系統(tǒng)資源管理的最小單位，線程是程序執(zhí)行的最小單位。將傳統(tǒng)的單進程單線程的計算程序改造為多線程并行計算程序．可以顯著提高計算性能，當然這就涉及許多算法的重新設計 ,并非改變編譯選項就能達到 . ３．高性能計算 IA（ Intel Archetecture)將 HPC帶入全新階段。 IA集群的瓶頸在于機間通信．通過經(jīng)濟高效的集群方式（例如刀片式結(jié)構(gòu)），可以達到與 RISC系統(tǒng)相抗衡的計算能力與運算效率。最新公布的 TOP500強中， IA架構(gòu)的系統(tǒng)已經(jīng)達到 119套，最重要的是，在入圍 TO的 IA構(gòu)架系統(tǒng)中，有超過 3成的系統(tǒng)應用于商業(yè)計算領域。運用的領域涉及金融預測、藥物相互作用分析、基因研究、數(shù)據(jù)挖掘等。HPC開始步入主流。 ３．高性能計算 支持集群計算機并行程序開發(fā)的軟件包， 目前世界上比較流行的有（ PVM、 Express、Linda、 MPI）。其中 MPI(Message Passing Interface)正成為并行程序設計事實上的工業(yè)標準。當前通用的是 。正在制定的，還支持 MPI的 I/O規(guī)范和進程管理規(guī)范。 MPI的主要內(nèi)容是一個消息傳遞函數(shù)庫，可以嵌在 C、 C++、 Fortran 等程序設計語言中調(diào)用。實現(xiàn)并行進程之間通過網(wǎng)絡相互通信，傳遞的消息可以是指令、數(shù)據(jù)、同步信號或中斷信號。 Server Hardware GigaNet Myri Fast Ether VIA TCP/IP GM MVICH LAM/MPI MPI/PRO MPICH Parallet Applications 圖 Beowulf集群組件視圖 ３．高性能計算 MPI 提供的通信規(guī)約主要是阻塞式 /同步式（ BLOCKING COMMUNICATION）和非阻塞式 /異步式（ NONBLOCKING COMMUNICATION），通信應答關系十分嚴謹，兩種通信方式都支持點 — 點通信和聚合通信。點對點通信包括 3種模式 :標準 (Standard) 模式、同步 (Synchronous) 模式和預備(Ready)模式。聚合通信包括聚合同步和數(shù)據(jù)交換兩方面。聚合同步指調(diào)用該操作的任務要等到組內(nèi)所有成員都達到該同步點后才繼續(xù)往下執(zhí)行。 ３．高性能計算 數(shù)據(jù)交換指在一組任務之間一起進行數(shù)據(jù)交換 ,它包括 4種模式 : ? 廣播 (Broadcast),組內(nèi)一個成員的數(shù)據(jù)發(fā)送給所有成員； ? 數(shù)據(jù)分發(fā) (Scatter),組內(nèi)橫向順序數(shù)據(jù)交換轉(zhuǎn)為縱向數(shù)據(jù)； ? 數(shù)據(jù)聚集 (Gather),將一個組內(nèi)縱向數(shù)據(jù)交換按序傳給各個組； ? 全數(shù)據(jù)聚集 (Alltoall),將所有組內(nèi)數(shù)據(jù)進行縱橫方向的交換。 ３．高性能計算 使用 Cluster實現(xiàn) HPC的關鍵同樣是將傳統(tǒng)的單進程單線程的計算程序改造為節(jié)點機上并行進程之間通過網(wǎng)絡相互通信的并行計算程序．算法的從新設計是最大的難點． 對 HPC系統(tǒng)的性能評價是以測試浮點運算性能為基準的。在計算機科學與工程應用領域內(nèi)，浮點計算工作量占很大比例，因此機器的浮點性能對系統(tǒng)的應用有很大的影響。 ３．高性能計算 自 70年代中期以來，國際上曾開發(fā)過一批基于 Fortran語言的求解線性代數(shù)方程組的子程序。 1979年正式發(fā)表了 Linpack包，因為線性代數(shù)方程組在各個領域中應用廣泛，這個軟件包很自然地成為測試各種不同類型機器性能的測試程序。 Linpack測試的基準是用該包的全精度（ 64位字長）子程序求解 100階線性方程組的速度。測試的結(jié)果以 Mflops（每秒百萬次浮點運算）作單位給出。 Linpack已被國際上公認為各類計算機的主要測試程序之一，并成為廣大用戶采購機器和各計算機廠商推銷計算機的一項重要性能值表。 ３．高性能計算 隨著高性能并行機的飛速發(fā)展，原來 Linpack所規(guī)定的求解 100階方程組的規(guī)模顯然不能充分反映這些計算機的能力。為此到 80年代后期， Linpack中又加上規(guī)模 n=1000的最佳測試結(jié)果，允許根據(jù)各計算機系統(tǒng)的具體硬件環(huán)境，修改原來算法，以盡可能達到接近峰值的最佳結(jié)果（所謂的 “ TPP”值，Toward Peak Performance）。 HPL（ High Performance Linpack）測試結(jié)果是國際 TOP500排名的重要依據(jù)。 由于測值的關聯(lián)因素很多，探索在符合測試標準的前提下，提高 IA架構(gòu)集群性能測試值的方法仍然是很有意義的研究課題。 4. 高可用集群 高可用性（ High Availability， HA）集群是共同為客戶機提供網(wǎng)絡資源的一組計算機系統(tǒng) 。其中每一臺提供服務的計算機稱為節(jié)點
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