Способы организации и их особенности
Базовая модель VAX-кластеров
Компания DEC первой анонсировала концепцию кластерной системы в 1983 году, определив ее как группу объединенных между собой вычислительных машин, представляющих собой единый узел обработки информации. По существу VAX-кластер представляет собой слабосвязанную многомашинную систему с общей внешней памятью, обеспечивающую единый механизм управления и администрирования.
VAX-кластер обладает перечисленными ниже свойствами.
Разделение ресурсов. Компьютеры VAX в кластере могут разделять доступ к общим ленточным и дисковым накопителям. Все компьютеры VAX в кластере могут обращаться к отдельным файлам данных как к локальным.
Высокая готовность. Если происходит отказ одного из VAX-компьютеров, задания его пользователей автоматически могут быть перенесены на другой компьютер кластера. Если в системе имеется несколько контроллеров ПУ и один из них отказывает, другие контроллеры ПУ автоматически подхватывают его работу.
Высокая пропускная способность. Ряд прикладных систем могут пользоваться возможностью параллельного выполнения заданий на нескольких компьютерах кластера.
Удобство обслуживания системы. Общие базы данных могут обслуживаться с единственного места. Прикладные программы могут инсталлироваться только однажды на общих дисках кластера и разделяться между всеми компьютерами кластера.
Расширяемость. Увеличение вычислительной мощности кластера достигается подключением к нему дополнительных VAX-компьютеров. Дополнительные накопители на магнитных дисках и магнитных лентах становятся доступными для всех компьютеров, входящих в кластер.
Работа VAX-кластера определяется двумя главными компонентами. Первым компонентом является высокоскоростной механизм связи, а вторым - системное программное обеспечение, которое обеспечивает синхронизацию работы вычислительных машин.
Синхронизация – организация действий в определенной последовательности – последовательно или параллельно.
Основные методы связи в VAX-кластере представлены на рис. 14.
Рис. 14. Архитектура VAX-кластера
Шина связи компьютеров CI (Computer Interconnect) работает со скоростью 70 Мбит/с и используется для соединения компьютеров VAX и контроллеров HSC с помощью коммутатора Star Coupler. Каждая связь CI имеет двойные избыточные линии, две для передачи и две для приема, используя базовую технологию CSMA, которая для устранения коллизий использует специфические для данного узла задержки. Максимальная длина связи CI составляет 45 метров. Звездообразный коммутатор Star Coupler может поддерживать подключение до 32 шин CI, каждая из которых предназначена для подсоединения компьютера VAX или контроллера HSC. Контроллер HSC представляет собой интеллектуальное устройство, которое управляет работой дисковых накопителей.
Компьютеры VAX могут объединяться в кластер также посредством локальной сети Ethernet, используя NI - Network Interconnect (так называемые локальные VAX-кластеры), однако производительность таких систем сравнительно низкая из-за необходимости делить пропускную способность сети Ethernet между компьютерами кластера и другими клиентами сети.
В начале 1992 года компания DEC анонсировала поддержку построения кластера на основе шины DSSI (Digital Storage System Interconnect). На шине DSSI могут объединяться до четырех компьютеров VAX нижнего и среднего класса. Каждый компьютер может поддерживать несколько адаптеров DSSI. Отдельная шина DSSI работает со скоростью 4 Мбайт/с (32 Мбит/с) и допускает подсоединение до 8 устройств. DSSI ограничивает расстояние между узлами в кластере 25 метрами.
Рис. 15. Архитектура кластера компании DEC на базе рефлективной
памяти и каналов “память-память”
В 1994 году компания DEC анонсировала продукт под названием Integrated Cluster Server, который по своим функциональным характеристикам соответствует стандарту VAX-кластеров. Основу этого решения составляет новая технология так называемой рефлективной памяти, имеющейся в каждом узле кластера. Устройства рефлективной памяти разных узлов кластера объединяются с помощью высокоскоростных каналов на основе интерфейса PCI (рис. 15). Обмен информацией между узлами типа “память-память” по этим каналам может производиться со скоростью 100 Мбайт/с, что на порядок превышает скорость обмена по обычным каналам ввода/вывода.
В настоящее время на смену VAX-кластерам приходят UNIX-кластеры.