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1、体系论文争辩；引言引言w一个银行需求一台主机用来存放一切的数据，这一个银行需求一台主机用来存放一切的数据，这些数据需求在即使地震，机房倒塌，也要保证一些数据需求在即使地震，机房倒塌，也要保证一切的远程访问都能到达，我们需求什么？切的远程访问都能到达，我们需求什么？w一个小公司刚起步时需求一个效力器，但是由于一个小公司刚起步时需求一个效力器，但是由于资金有限，只能购买相对数量和性能都较差的多资金有限，只能购买相对数量和性能都较差的多处置机，但是不排除以后会对其进展扩展和晋级，处置机，但是不排除以后会对其进展扩展和晋级，我们需求什么？我们需求什么？w如今他试图处理一个数学上的难题，一个需求进如今他
2、试图处理一个数学上的难题，一个需求进展数亿次上的计算，但是他又无力购买一个超级展数亿次上的计算，但是他又无力购买一个超级计算机，此时他会怎样办？计算机，此时他会怎样办？；标题标题w主标题：多处置计算机导论w副标题：浅谈集群计算机技术w王上丹 姚雯w时间：2006年6月；内容摘要内容摘要摘要： 运用计算机集群系统进展并行计算是一种既经济又高效的处理方法，开发资源丰富，本钱低廉。随着运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处理这以问题的可行的途径。本文主要经过对集群系统设计原理，需求处理的问题，软硬件需求等的分析和研讨来学习体系构造中集群计算系统以及分布式计算的相关知识，并
3、希望经过这样的学习，可以更好的了解和学习体系构造中的相关知识。；目目 录录摘要及关键词概述集群计算技术简介集群计算机的体系构造和设计原理集群技术的开展与挑战终了语；选题选题w选标题的：选择集群技术作为本论文的研讨对象，主要是希望对其的学习可以对多处置机的系统有所了解，以集群系统为主，研讨高性能和高扩展性以及高可用性计算机。w背景引见：早在20世纪60年代，IBM公司就提出了集群计算机的概念，但是当时的计算机硬件技术以及制造业的落后，使得集群计算机只能停留在蓝图上，但是到了80年代，随着计算机产业的飞速开展，集群系统才开场渐渐进入研讨室，进入工厂，如今，集群计算机以其高的性价比获得市场的认可，因
4、此成为目前市场的主流。；相关概念引见相关概念引见w集群技术w集群是一种并行或分布式多处置系统，该系统由两个或多个计算机简称为节点经过网络衔接而成。节点可以是一台PC机，也可以是任务站或者SMP，分别构成PC集群，任务站集群，SMP集群。每一个节点都由单独的处置器、主存储器、辅助存储器、I/O接口及操作系统。可以单独执行串行运用程序，也可以作为集群中的一个节点执行并行的运用程序，协同完成并行义务。；相关概念引见相关概念引见w高可用性计算集群技术：是指以减少效力中断宕机时间为目的的效力器集群技术。 w高性能计算集群技术 ：是指以提高科学计算才干为目的计算机集群技术 。w高可扩展性集群技术：是带平衡
5、战略算法的效力器群集 。w负载平衡群集 ：在多节点之间按照一定的战略算法分发网络或计算处置负载。负载平衡建立在现有网络构造之上，它提供了一种廉价有效的方法来扩展效力器带宽，添加吞吐量，提高数据处置才干，同时又可以防止单点缺点。；集群计算机体系构造粗略图集群计算机体系构造粗略图 集群中间件Pc/任务站处置器，存储器，I/O，操作系统等Pc/任务站处置器，存储器，I/O，操作系统等Pc/任务站处置器，存储器，I/O，操作系统等高 速 网 络串行程序并行程序下文中将进展详细的论述；内容引见内容引见w集群架构w资源管理和负载平衡w集群硬件集群中间件w集群软件平台w集群的三大技术w技术支持负载平衡算法w
6、集群计算机的挑战和开展；集群架构集群架构w目前常见的集群架构有两种：Web/Internet Cluster System 和 平 行 运 算 Parallel Algorithms Cluster System。前者主要将资料放置在不同的主机上，亦即由多部主机同时担任一项效力；后者将同一个运算的任务，交给整个Cluster 里面的一切的CPU来进展同步运算，由于运用到多个CPU的运算才干，所以可以加快运算的速度。；资源管理和负载平衡资源管理和负载平衡w资源包括CPU，存储设备，I/O等管理与调度：是集群计算技术中一个非常重要的方面，从系统的角度来看，集群系统的资源运用率是最重要的问题。系统资
7、源运用越高，阐明系统的吞吐才干越大，资源共享的效果也越好。w负载平衡的实现机制有两种：初始放置或者远程执行，初始放置技术是当进程在某一个计算节点产生时，根据负载平衡的要求将进程转移到其它的节点远程执行的方法。；集群硬件集群硬件w集群中间件w 集群中间件处于节点操作系统与用户环境之间，它与操作系一致同为一切的节点提供访问系统资源的各种途径，集群系统的设计目的集中表达在支持运用程序的资源管理，系统可扩展性和可用性的完全透明。中间件应提供以下主要效力：w独一地址空间：w 独一用户界面：w 独一的进程空间：w 检查点设置：w除此以外，还包括单点管理和控制、独一虚拟网络，独一文件层次等功能。 ；集群软件
8、平台集群软件平台w操作系统wLinux操作系统wSolaris操作系统wWindows NT操作系统w编程环境w集群中的每一个用户可以运用不同的编程工具，开发和调试本人的分布式成熟，因此，集群环境应该包括接口，API和传统开发工具等等，共同为用户提供丰富的开发环境。PVM：并行虚拟 机 。 MPI： 音 讯 传 送 接 口 。 例 子 ，M ；集群的三大技术集群的三大技术w高 可 用 性 集 群 技 术 High Availability Cluster (HA Cluster) w高性能计算集群技术High Performance Computing Cluster (HPC Cluster
9、)w高可扩展性集群技术；技术支持负载平衡算法技术支持负载平衡算法 负载平衡的作用就像轮番值日制度，把义务分给大家来完成，以免让一个人过度劳累。但是与轮番值日制度不同的是，负载平衡是一种动态平衡，它经过一些工具实时地分析数据包，掌握网络中的数据流量情况，把义务理分配出去。对于不同的运用环境如电子商务网站，它的计 算负荷大；再如网络数据库运用，读写频繁，效力器的存储子系统系统面临很大压力；再如视频效力运用，数据传输量大，网络接口负担重压。，运用的平衡战略(算法)是不同的。 所以平衡战略算法也就有了多种多样的方式，广义上的负载平衡既可以设置专门的网关、负载平衡器，也可以经过一些公用软件与协议来实现。
10、在OSI七层协议模型中的第二数据链路层、第三网络层、第四传输层、第七层运用层都有相应的负载平衡战略算法，在数据链路层上实现负载平衡的原理是根据数据包的目的MAC地址选择不同的途径；在网络层上可利用基于IP地址的分配方式将数据流疏通到多个节点；而传输层和运用层的交换Switch，本身便是一种基 于 访 问 流 量 的 控 制 方 式 ， 可 以 实 现 负 载 平 衡 。 ；技术支持负载平衡算法技术支持负载平衡算法目前，基于平衡算法主要有三种：轮循Round-Robin、最小衔接数Least Connections First，和快速呼应优先Faster Response Precedence。
11、轮循算法，就是未来自网络的恳求依次分配给集群中的效力器进展处置。最小衔接数算法，就是为集群中的每台效力器设置一个记数器，记录每个效力器当前的衔接数，负载平衡系统总是选择当前衔接数最少的效力器分配义务。 这要比轮循算法好很多，由于在有些场所中，简单的轮循不能判别哪个效力器的负载更低，也许新的任务又被分配给了一个曾经很忙的效力器了。快速呼应优先算法，是根据群集中的效力器形状CPU、内存等主要处置部分来分配义务。 这一点很难做到，现实上到目前为止，采用这个算法的负载平衡系统还很少。尤其对于硬件负载平衡设备来说，只能在TCP/IP协议方面做任务，几乎不能够深化到效力器的处置系统中进展监测。但是它是未来
12、开展的方向。；集群计算的开展和挑战集群计算的开展和挑战面临的挑战分布式计算式程序指那些相对适宜进展分布式计算的程序的开发和普及。 集群中的网络传输速率的提高。技术的推行和普及开展的趋势目前的情况未来的开展；2003年统计数据一年统计数据一；2003年统计数据二年统计数据二；2003年统计数据三年统计数据三；2003年统计数据四年统计数据四；未来的开展一未来的开展一w64位系统逐渐成为主流w种商业化的高速互连网络wSAN系统作为集群的存储设备w科学计算w大规模模拟运用w三维网格模拟运用所需的内存可以随便突破2GBw生物信息学w基因拼接等运用需求大量的内存，实践运用中内存缺乏是主要问题之一w素数运
13、算w需求用到大量64位整数运算和大内存；未来的开展二未来的开展二w商业运用w海量数据处置wDB in memoryw媒体播放效力器w大内存w高内存带宽w减少访问磁盘次数，可将性能提高近一个数量级w引发新的设计理念w现有的很多算法是基于内存缺乏设计的，因此很多精神破费在用时间换取空间上w64位系统提供了访问更大内存的时机，因此很多运用能够要基于新的理念进展设计，以获得64位所带来的益处w并非一切用户都需求如今就转向64位w代码膨胀，性能反而能够会下降w需求根据本人的运用特性来分析w能否需求2GB以上的内存w能否有大量64位整数运算；题外话题外话w2003年一年，全美总计被淘汰的pc数量是4000
14、万台，这些pc不是由于部件损坏，而是由于性能的落后而被淘汰。w中国2004年淘汰的pc数量为350万台。w。wPc电脑的平均生命周期从20世界末的5年到如今3年，性能的不断提高，呵斥了许多电子资源的浪费。w由于被淘汰的pc很多没有被很好的处置，这些pc不光呵斥了资源的浪费也成为电子污染物。w想象！假设他可以经过两台性能普通的电脑来到达一台性能很强的电脑，这样的方式能否可以比较好的处理这样的局面，所以集群计算机技术有其非常强大的优势。合理地普及这样的技术，可以节省很多的资源，并且提高pc利用率。；终了语终了语w高性能计算集群综合了多台计算结或节点的计算才干，集群的存储空间在各个节点上聚集了宏大的
15、资源。经过一种有效的方式来开发和利用这些分布式的资源，我们可以将可以开发出超高性能的计算机系统。而运用何种方式来有效的利用这些资源成为了集群系统开展中的一大挑战。w随着科技的不断开展，集群系统和公用的并行计算机之间的差距会越来越小，而集群系统又比公用并行计算机有着更多的优点，这是一种更为经济的方法，并且一定意义上可以充分利用那些已被淘汰的计算机，不但减少了很多污染还节省了很多资源。w不能发现，不久的未来，集群计算机必将成为未来的超级计算机，也必然将成为未来高性能计算机的主角。；收获和缺乏收获和缺乏w收获：w经过这次论文，对论文的格式规范和行文要求有了一定的了解，为以后的论文撰写作了预备。w经过
16、对集群系统的学习，对集群系统有了一个全面的了解，扩展本人的知识面。w在整个论文的过程中，经过资料的整理，提高了本人的学习和搜索才干。；收获和缺乏收获和缺乏w缺乏：w选题的时候不够慎重并且目的性不明确，导致了最后由于面太广成了科普文。并不像学术论文。w资料的来源要找最新的学术文章，防止找老资料，由于技术和学科都会变化。w要多和其他的同窗，教师交流，可以得到很多珍贵的建议。w由于条件不允许短少实际和实验。w由于最后修正得比较仓促，所以能够有些排版的问题。；参考文献参考文献w参考文献w张晨曦等 第二版 wGOOGLE等搜索网站wwindows.chinaitlab/other/380892_5.htmlwwindows.chinaitlab/web/13157.htmlwwindows.chinaitlab/wwww-900.ibm/cn/support/w郑纬民 清华大学计算机系高性能所；致致 谢谢 谢谢大家！Any question?；
