Характерные особенности функционирования кластерных систем

Вопрос производительности микропроцессоров и вычислительной техники на их основе является актуальным уже не первое десятилетие. В век информатизации для решения ряда задач различных сфер человеческой деятельности, предъявляются весьма высокие требования к вычислительным ресурсам, и, как следствие, появляется потребность в создании вычислительных систем, превышающих производительность стандартных микропроцессоров во много раз. Одним из выходов из подобной ситуации становится применение кластерных систем, представляющих собой разновидность распределенной или параллельной системы.

---

На Work5 заказать курсовую срочно в Нижнем Новгороде - не проблема.

---

. Актуальность темы. Идея параллельной обработки данных была выдвинута более сотни лет назад до появления первого персонального компьютера Чарльзом Бэббиджем, но существовавшие на тот момент технологии не могли позволить ему реализовать ее. С появлением ЭВМ эти идеи стали воплощаться в жизнь и на сегодняшний день набирают все большую популярность. В современном мире, требующем новые вычислительные мощности, системы с новым уровнем отказоустойчивости и масштабируемости, и при этом, с приемлемой ценой, спрос на кластеры растет. Кластерные системы являются актуальными и востребованными. Цель работы заключается в рассмотрении особенностей функционирования кластерных систем. Для достижения поставленной цели работы необходимо решить ряд задач: 1. Рассмотреть общие сведения о кластерных системах. 2. Изучить классификацию кластерных систем. 3. Определить особенности отказоустойчивости и масштабируемости кластерных систем. 4. Определить особенности вычислительной мощности и высокой готовности кластерных систем. Объект исследования – кластерные системы. Предмет исследования – особенности функционирования кластерных систем. Методы исследования: анализ, синтез, сравнение. Теоретическая значимость исследования заключается в том, что результаты данной работы могут быть использованы в качестве лекционного материала. Практическая значимость исследования заключается в том, что результаты данной работы могут быть использованы при построении или выборе требуемых кластерных систем. Характеристика источников – в данной работе были использованы труды исследователей в области кластерных систем, таких как: Во М.Т., Малявко А.А., Маркова А.Б., Потресова Д.К., Сухих А.В.; в области масштабируемости и отказоустойчивости вычислительных кластеров: Бородина А.В., Ракова В.С. и др. Структура работы - данная работа состоит из введения, двух глав, заключения и списка литературы. Первая глава работы будет посвящена теоретическим аспектам кластерных систем: основным понятиям, принципам построения систем и их классификации. Вторая глава работы будет посвящена особенностям функционирования кластерных систем: отказоустойчивости, масштабируемости, вычислительной мощности и высокой готовности систем.

Данная работа посвящена особенностям функционирования кластерных систем. Подведем итоги работы, выделив ключевые ее моменты в виде выводов: 1. Кластерная система - это группа компьютеров, которые объединены между собой высокоскоростными каналами связи, представляющая с позиции пользователя единый аппаратный ресурс. 2. Ключевые подходы при построении кластерных систем: а) все доступные компьютеры собираются в кластер, каждый из них может функционировать отдельно; б) промышленно выпускаемые компьютеры собираются в кластер, создавая мощный вычислительный ресурс. 3. Классификация кластерных систем: а) по типу узлов; б) по вычислительные сети GRID; в) по типу используемых оперативных запоминающих устройств; г) по функциональной направленности; д) по стандартности комплектующих; е) по типу используемых коммутационных систем. 4. В случае сбоя кластерной системы (выходы из строя узла и др.) кластерная система распределяет рабочую нагрузку между функционирующими узлами. Возможные простои в кластерной системе оборачиваются минимальными для производства потерями: некоторым снижением производительности, либо существенным сокращением, что позволяет обеспечить уровень отказоустойчивости в 99,999%. 5. Кластерная система позволяет гибко увеличивать вычислительную мощность системы, добавляя в него новые узлы и не прерывая при этом работы пользователей. Современные кластерные решения предусматривают автоматическое распределение нагрузки между узлами кластера, в результате чего одно приложение может работать на нескольких серверах и использовать их вычислительные ресурсы. 6. Кластерная система, обладающая высокими показателями готовности, удовлетворяет условиям: а) узлы и другие компоненты кластерной системы максимально надежны; б) кластерная система отказоустойчива, как правило, это реализуется за счет аппаратной избыточности; в) кластерная система поддерживает технологию Hot Swap - возможность «горячей» замены. 7. Кластерная система, в сравнении с обычными персональными компьютерами, обладает рядом преимуществ: специально разработанные диспетчерские системы для обработки данных позволяют распределять задачу на все узлы (компьютеры) кластерной системы, применяя для решения задачи ресурсы всей кластерной системы. От верного выбора программного обеспечения зависит ее надежность, общая производительность, отказоустойчивость, удобство пользовательского интерфейса, масштабируемость и высокая доступность (готовность). Исходя из вышеизложенного, отметим, что цель работы достигнута, задачи решены в полном объеме.

1. Бородин А.В. Технико-экономическое обоснование варианта резервирования сетевой компоненты отказоустойчивой масштабируемой вычислительной системы специального назначения // Кибернетика и программирование. 2015. №6. C. 55-70. 2. Во М.Т.. Исследование кластерных вычислительных систем и разработка моделей назначения фрагментов параллельных программ: дисс. канд. тех. наук / МЭИ ТУ, 2010. 218с. 3. Жуматий С.А., Стефанов К.С. Суперкомпьютеры: администрирование. М.: МГУ им. М.В. Ломоновоса, 2018. 610с. 4. Малявко А.А. Суперкомпьютеры и системы. Построение вычислительных кластеров: учебное пособие. Новосибирск: НГТУ, 2018. 96 с. 5. Марков А.Б. Использование кластерных технологий для повышения надежности автоматизированной информационной системы // Открытое образование. 2012. №2. С.35-39. 6. Потресов Д.К., Скоморохов Д.В. Кластерная система компьютерной обработки данных высокой готовности // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2013. №5. С.128-133. 7. Раков В.С. Многокритериальный выбор вычислительных кластеров // Молодой ученый. 2011. № 4(27). №. 1. С. 97-99. 8. Савин И.В. Технология кластеризации для обеспечения отказоустойчивости // Известия ТулГУ. Технические науки. 2019. №3. С. 191-194. 9. Сухих А.В., Васяева Н.С. Исследование классификаций кластерных систем // Кибернетика и программирование. 2016. № 2. С. 20- 27.