Цветовая схема:
C C C C
Шрифт
Arial Times New Roman
Размер шрифта
A A A
Кернинг
1 2 3
Изображения:
  • ХМАО - Югра, г. Нижневартовск
  • +7 (904) 483-50-68
  • sammitportal@mail.ru
  • Архив

    «   Июль 2020   »
    Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
        1 2 3 4 5
    6 7 8 9 10 11 12
    13 14 15 16 17 18 19
    20 21 22 23 24 25 26
    27 28 29 30 31    

Евсюков Илья (9А): Что такое кластерные системы ПК?

Кластерные системы ПК

Кластерная система ПК, или по другому кластер – это модульная многопроцессорная система, созданная на базе стандартных вычислительных узлов, соединенных высокоскоростной коммуникационной средой. Проще говоря, кластер – это некоторая группа компьютеров, соединённых между собой, работающая как один.
типичный современный кластер:

Термин кластер очень тесно связан с понятием суперкомпьютер, в наше время это практически синонимы. Чтобы понять почему, следует ознакомиться с историей создания кластеров.
История создания кластеров
История кластеров берет свое начало в 80ых – 90ых годах прошлого столетия. В то время активно развивались суперкомпьютерные технологии. Основным направлением развития этих самых технологий было построение многопроцессорных систем из массовых микросхем. У учёных сформировалось два подхода к этому самому построению: это SMP и MMP. SMP (Symmetric Multi Processing), подразумевал объединение многих процессоров с использованием общей памяти, что сильно облегчало программирование, но предъявляло высокие требования к самой памяти. Сохранить быстродействие таких систем при увеличении количества узлов до десятков было практически невозможно. Кроме того, этот подход оказался самым дорогим в аппаратной реализации. На порядок более дешевым и практически бесконечно масштабируемым оказался способ МРР (Massively Parallel Processing), при котором независимые специализированные вычислительные модули объединялись специализированными каналами связи, причем и те и другие создавались под конкретный суперкомпьютер и ни в каких других целях не применялись.
Но при чем здесь кластер? А вот при чем – метод MPP лег в основу создания первого кластера, ведь логически МРР-система не сильно отличалась от обычной локальной сети. Локальная сеть стандартных персональных компьютеров, при соответствующем ПО использовавшаяся как многопроцессорный суперкомпьютер, и стала прародительницей современного кластера. Эта идея получила более совершенное воплощение в середине 1990-х гг., когда благодаря повсеместному оснащению ПК высокоскоростной шиной PCI и появлению дешевой, но быстрой сети. Fast Ethernet кластеры стали догонять специализированные МРР-системы по коммуникационным возможностям. Это означало, что полноценную МРР-систему можно было создать из стандартных серийных компьютеров при помощи серийных коммуникационных технологий, причем такая система обходилась дешевле в среднем на два порядка.
Вот самые знаменитые суперкомпьютеры с кластерной архитектурой «первого поколения»: Beowulf (1994, NASA Goddard Space Flight Center) — 16-процессор-ный кластер на процессорах Intel 486DX4/100 МГц; Avalon (1998, Лос-Аламосская национальная лаборатория) — Linux-кластер на базе процессоров Alpha 21164А/533 МГц.  Эти кластеры не были самыми производительными компьютерами своего времени( их современники не кластерные суперкомпьютеры были быстрее), но они стали первым серьезным шагом человечества в этом направлении.
вот так выглядит суперкомпьютер Beowulf:

С ростом технологий популярность кластеров все росла. Они были гораздо дешевле обычных суперкомпьютеров и почти не отставали от них в производительности. Если в 2000г в числе 40 самых мощных установок присутствовало лишь два кластера (самый мощный — 31-е место), то к 2004 г. их число среди первых 40 машин составило 24.  На сегодняшний день самым производительным кластером является IBM Sequoia, чья производительность составляет 16,32 петафлопс на 1 572 864 ядрах.

а это IBM Sequoia:



Классификация кластеров
В своем исторической справке я в основном говорил о так называемых вычислительных кластерах, т.к. именно их придумали первыми и именно они являются теми самыми производительными компьютерами, которые занимают места во всевозможных топах. Но помимо них существует ещё несколько видов кластеров, созданных под специальные задачи. Обычно различают следующие виды кластерных систем:

  1. Отказоустойчивые кластеры  (кластеры высокой доступности) - Обозначаются аббревиатурой HA (англ. High Availability — высокая доступность). Создаются для обеспечения высокой доступности сервиса, предоставляемого кластером. Избыточное число узлов, входящих в кластер, гарантирует предоставление сервиса в случае отказа одного или нескольких серверов. Типичное число узлов — два, это минимальное количество, приводящее к повышению доступности. Создано множество программных решений для построения такого рода кластеров

  2. Кластеры с балансировкой нагрузки - Принцип их действия строится на распределении запросов через один или несколько входных узлов, которые перенаправляют их на обработку в остальные, вычислительные узлы. Первоначальная цель такого кластера — производительность, однако, в них часто используются также и методы, повышающие надёжность. Подобные конструкции называются серверными фермами.

  3. Вычислительные кластеры (HPC) - Кластеры используются в вычислительных целях, в частности в научных исследованиях. Для вычислительных кластеров существенными показателями являются высокая производительность процессора в операциях над числами с плавающей точкой (flops) и низкая латентность объединяющей сети, и менее существенными — скорость операций ввода-вывода, которая в большей степени важна для баз данных и web-сервисов. Вычислительные кластеры позволяют уменьшить время расчетов, по сравнению с одиночным компьютером, разбивая задание на параллельно выполняющиеся ветки, которые обмениваются данными по связывающей сети. Одна из типичных конфигураций — набор компьютеров, собранных из общедоступных компонентов, с установленной на них операционной системой Linux, и связанных сетью Ethernet, Myrinet, InfiniBand или другими относительно недорогими сетями.

  4. Системы распределенных вычислений - Такие системы не принято считать кластерами, но их принципы в значительной степени сходны с кластерной технологией. Их также называют grid-системами. Главное отличие — низкая доступность каждого узла, то есть невозможность гарантировать его работу в заданный момент времени (узлы подключаются и отключаются в процессе работы), поэтому задача должна быть разбита на ряд независимых друг от друга процессов. Такая система, в отличие от кластеров, не похожа на единый компьютер, а служит упрощённым средством распределения вычислений. Нестабильность конфигурации, в таком случае, компенсируется больши́м числом узлов.


Использованные источники:

  1. Развитие кластерных систем (КС) в России(статья на km.ru)
  2. Статья на Википедии по теме


Евсюков Илья (9А): Что такое кластерные системы ПК?

Кластерные системы ПК


Кластерная система ПК, или по другому кластер – это модульная многопроцессорная система, созданная на базе стандартных вычислительных узлов, соединенных высокоскоростной коммуникационной средой. Проще говоря, кластер – это некоторая группа компьютеров, соединённых между собой, работающая как один.
типичный современный кластер:

Термин кластер очень тесно связан с понятием суперкомпьютер, в наше время это практически синонимы. Чтобы понять почему, следует ознакомиться с историей создания кластеров.
История создания кластеров
История кластеров берет свое начало в 80ых – 90ых годах прошлого столетия. В то время активно развивались суперкомпьютерные технологии. Основным направлением развития этих самых технологий было построение многопроцессорных систем из массовых микросхем. У учёных сформировалось два подхода к этому самому построению: это SMP и MMP. SMP (Symmetric Multi Processing), подразумевал объединение многих процессоров с использованием общей памяти, что сильно облегчало программирование, но предъявляло высокие требования к самой памяти. Сохранить быстродействие таких систем при увеличении количества узлов до десятков было практически невозможно. Кроме того, этот подход оказался самым дорогим в аппаратной реализации. На порядок более дешевым и практически бесконечно масштабируемым оказался способ МРР (Massively Parallel Processing), при котором независимые специализированные вычислительные модули объединялись специализированными каналами связи, причем и те и другие создавались под конкретный суперкомпьютер и ни в каких других целях не применялись.
Но при чем здесь кластер? А вот при чем – метод MPP лег в основу создания первого кластера, ведь логически МРР-система не сильно отличалась от обычной локальной сети. Локальная сеть стандартных персональных компьютеров, при соответствующем ПО использовавшаяся как многопроцессорный суперкомпьютер, и стала прародительницей современного кластера. Эта идея получила более совершенное воплощение в середине 1990-х гг., когда благодаря повсеместному оснащению ПК высокоскоростной шиной PCI и появлению дешевой, но быстрой сети. Fast Ethernet кластеры стали догонять специализированные МРР-системы по коммуникационным возможностям. Это означало, что полноценную МРР-систему можно было создать из стандартных серийных компьютеров при помощи серийных коммуникационных технологий, причем такая система обходилась дешевле в среднем на два порядка.
Вот самые знаменитые суперкомпьютеры с кластерной архитектурой «первого поколения»: Beowulf (1994, NASA Goddard Space Flight Center) — 16-процессор-ный кластер на процессорах Intel 486DX4/100 МГц; Avalon (1998, Лос-Аламосская национальная лаборатория) — Linux-кластер на базе процессоров Alpha 21164А/533 МГц.  Эти кластеры не были самыми производительными компьютерами своего времени( их современники не кластерные суперкомпьютеры были быстрее), но они стали первым серьезным шагом человечества в этом направлении.
вот так выглядит суперкомпьютер Beowulf:

С ростом технологий популярность кластеров все росла. Они были гораздо дешевле обычных суперкомпьютеров и почти не отставали от них в производительности. Если в 2000г в числе 40 самых мощных установок присутствовало лишь два кластера (самый мощный — 31-е место), то к 2004 г. их число среди первых 40 машин составило 24.  На сегодняшний день самым производительным кластером является IBM Sequoia, чья производительность составляет 16,32 петафлопс на 1 572 864 ядрах.

а это IBM Sequoia:



Классификация кластеров
В своем исторической справке я в основном говорил о так называемых вычислительных кластерах, т.к. именно их придумали первыми и именно они являются теми самыми производительными компьютерами, которые занимают места во всевозможных топах. Но помимо них существует ещё несколько видов кластеров, созданных под специальные задачи. Обычно различают следующие виды кластерных систем:

  1. Отказоустойчивые кластеры  (кластеры высокой доступности) - Обозначаются аббревиатурой HA (англ. High Availability — высокая доступность). Создаются для обеспечения высокой доступности сервиса, предоставляемого кластером. Избыточное число узлов, входящих в кластер, гарантирует предоставление сервиса в случае отказа одного или нескольких серверов. Типичное число узлов — два, это минимальное количество, приводящее к повышению доступности. Создано множество программных решений для построения такого рода кластеров

  2. Кластеры с балансировкой нагрузки - Принцип их действия строится на распределении запросов через один или несколько входных узлов, которые перенаправляют их на обработку в остальные, вычислительные узлы. Первоначальная цель такого кластера — производительность, однако, в них часто используются также и методы, повышающие надёжность. Подобные конструкции называются серверными фермами.

  3. Вычислительные кластеры (HPC) - Кластеры используются в вычислительных целях, в частности в научных исследованиях. Для вычислительных кластеров существенными показателями являются высокая производительность процессора в операциях над числами с плавающей точкой (flops) и низкая латентность объединяющей сети, и менее существенными — скорость операций ввода-вывода, которая в большей степени важна для баз данных и web-сервисов. Вычислительные кластеры позволяют уменьшить время расчетов, по сравнению с одиночным компьютером, разбивая задание на параллельно выполняющиеся ветки, которые обмениваются данными по связывающей сети. Одна из типичных конфигураций — набор компьютеров, собранных из общедоступных компонентов, с установленной на них операционной системой Linux, и связанных сетью Ethernet, Myrinet, InfiniBand или другими относительно недорогими сетями.

  4. Системы распределенных вычислений - Такие системы не принято считать кластерами, но их принципы в значительной степени сходны с кластерной технологией. Их также называют grid-системами. Главное отличие — низкая доступность каждого узла, то есть невозможность гарантировать его работу в заданный момент времени (узлы подключаются и отключаются в процессе работы), поэтому задача должна быть разбита на ряд независимых друг от друга процессов. Такая система, в отличие от кластеров, не похожа на единый компьютер, а служит упрощённым средством распределения вычислений. Нестабильность конфигурации, в таком случае, компенсируется больши́м числом узлов.


Использованные источники:

  1. Развитие кластерных систем (КС) в России(статья на km.ru)
  2. Статья на Википедии по теме




Макарова Дарья (9Б): Что такое кластерные системы ПК?

С развитием компьютерной техники и её интеграцией в бизнес-процесс предприятий становится актуальной проблема увеличения скорости обработки информации. Надежность серверов становится одним из ключевых факторов успешной работы компаний с развитой сетевой инфраструктурой, например:
  • интернет-магазинов,
  • крупных предприятий, в которых специальные системы осуществляют поддержку производственных процессов в реальном времени,
  • банков с разветвленной филиальной сетью или центров обслуживания телефонного оператора, использующих систему поддержки принятия решений.
Всем таким предприятиям жизненно необходимы серверы, которые работают и предоставляют информацию круглые сутки. Для этого им может "прийти на помощь" суперкомпьютер. ЭВМ этого класса имеют быстродействие в сотни миллионов и миллиарды операций в секунду. Суперкомпьютер - это многопроцессорный вычислительный комплекс, высокое быстродействие которого достигается благодаря параллельной обработке данных множества процессоров. Увы, суперкомпьтеры являются очень дорогими машинами (стоимость может достигать нескольких десятков тысяч долларов), поэтому в качестве альтернативы создаются кластерные системы.
Кластер — группа компьютеров, объединённых высокоскоростными каналами связи, представляющая с точки зрения пользователя единый аппаратный ресурс. Кластер - слабо связанная совокупность нескольких вычислительных систем, работающих совместно для выполнения общих приложений, и представляющихся пользователю единой системой.
Такое определение кластерной системы даёт Википедия. Другими словами, кластер - это сеть из множества рабочих станций на ПК, многопроцессорный комплекс, который лишь в 2-3 раза уступает по быстродействию суперкомпьютеру, но дешевле его в сотни раз.
Вот что пишет о кластерах в своей статье Андрей Борзенко:
Основное назначение кластера состоит в обеспечении высокого — по сравнению с разрозненным набором компьютеров или серверов — уровня доступности (High Availability, HA), иначе называемого уровнем готовности, а также высокой степени масштабируемости и удобства администрирования. Повышение готовности системы обеспечивает работу критических для бизнеса приложений на протяжении максимально продолжительного промежутка времени. К критическим можно отнести все приложения, от которых напрямую зависит способность компании получать прибыль, предоставлять сервис или обеспечивать иные жизненно важные функции. Как правило, использование кластера позволяет гарантировать, что в случае, если сервер или какое-либо приложение перестает нормально функционировать, другой сервер в кластере, продолжая выполнять свои задачи, возьмет на себя роль неисправного сервера (или запустит у себя копию неисправного приложения) с целью минимизации простоя пользователей из-за неисправности в системе.
Использованные источники:
Фото:

Митронина Софья (9В): Что такое суперкомпьютор?

 

Что такое суперкомпьютер?

 

Суперкомпьютер -  специализированная вычислительная машина, которая значительно превосходит по техническим параметрам и скорости вычислений большинство существующих в мире компьютеров. Машины этого класса имеют быстродействие в сотни миллионов и миллиарды операций в секунду.

Суперкомпьютеры выполняют массовую параллельную обработку данных, при которой задачи разбиваются на части и одновременно обрабатываются тысячами процессоров. Это их главное отличие от обычных компьютеров, которые последовательно решают задачу за задачей. Только суперкомпьютеры могут справится с обработкой больших объема информации, например статистическими данными по переписке населения,  финансовой информацией.

supercomputer-1782179_640.jpg

 

 

В широкое употребление понятие «суперкомпьютер» вошло благодаря распространению вычислительных машин Сеймура Крея. Этот инженер-электронщик с середины 60-х по начало 90-х годов создал серию мощных ЭВМ для ряда научных, военных и промышленных проектов в США. Название «суперкомпьютер» для его проекта придумали журналисты. Американские инженеры Белл и Нельсон в шутку предложили считать суперкомпьютером любую ЭВМ, имеющую массу более одной тонны. Однако и этот критерий не был слишком корректен, так как  не все тяжелые вычислительные машины попадают под данное определение.

 

Удивительный факт: ваш смартфон работает так же быстро, как суперкомпьютер в 1994 году — у него было тысяча процессоров, и он моделировал испытания ядерного оружия.


 

Суперкомпьютеры являются дорогими машинами, стоимость которых может достигать десятков миллионов долларов. Из этого возникает проблема доступности таких дорогих вычислительных машин. Главной ценностью суперкомпьютеров является их постоянно улучшающаяся способность симулировать реальность. Они могут моделировать производственные условия и разрабатывать более совершенные продукты в областях от нефтегазовой промышленности до фармацевтики.

Использованные информационные ресурсы: