ПОД (пособие) (1184372), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Основная цель построения мета-компьютера в то время заключалась в оптимальномраспределении частей работы по вычислительным системам различной архитектуры иразличной мощности. Например, предварительная обработка данных и генерация сеток длясчета могли производится на пользовательской рабочей станции, основное моделированиена векторно-конвейерном суперкомпьютере, решение больших систем линейных уравнений- на массивно-паралллельной системе, а визуализация результатов - на специальнойграфической станции.В дальнейшем, исследования в области технологий мета-компьютинга были развиты всторону однородного доступа к вычислительным ресурсам большого числа (вплоть донескольких тысяч) компьютеров в локальной или глобальной сети.
Компонентами "метакомпьютера" могут быть как простейшие ПК, так и мощные массивно-параллельныесистемы. Что важно, мета-компьютер может не иметь постоянной конфигурации отдельные компоненты могут включаться в его конфигурацию или отключаться от нее; приэтом технологии мета-компьютинга обеспечивают непрерывное функционированиесистемы в целом. Современные исследовательские проекты в этой области направлены наобеспечение прозрачного доступа пользователей через Интернет к необходимымраспределенным вычислительным ресурсам, а также прозрачного подключенияпростаивающих вычислительных систем к мета-компьютерам.69Очевидно, что наилучшим образом для решения на мета-компьютерах подходят задачипереборного и поискового типа, где вычислительные узлы практически не взамодействуютдруг с другом и основную часть работы производят в автономном режиме.
Основная схемаработы в этом случае примерно такая: специальный агент, расположенный навычислительном узле (компьютере пользователя), определяет факт простоя этогокомпьютера, соединяется с управляющим узлом мета-компьютера и получает от негоочередную порцию работы (область в пространстве перебора).
По окончании счета поданной порции вычислительный узел передает обратно отчет о фактически проделанномпереборе или сигнал о достижении цели поиска.Далее на данной странице будут вкратце описаны и приведены ссылки на основныеисследовательские проекты в области мета-компьютинга, разработанные программныетехнологии, конкретные примеры мета-компьютеров.Одно из самых больших объединений пользователей Интернет, предоставляющих своикомпьютеры для решения крупных переборных задач.
Основные проекты связаны сзадачами взлома шифров (RSA Challenges). В частности, 19 января 1999 года была решенапредложенная RSA Data Security задача расшифровки фразы, закодированной с помощьюшифра DES-III. В настоящее время в distributed.net идет работа по расшифровке фразы,закодированной с 64-битным ключом (RC5-64). С момента начала проекта в немзарегистрировались 191 тыс. человек.
Достигнута скорость перебора, равная 75 млрд.ключей в секунду (всего требуется проверить 264 ключей). За решение этой задачи RSAпредлагает приз в $10 тыс.Информация на русском языке.GIMPS - Great Internet Mersenne Prime Searchhttp://www.mersenne.org/Поиск простых чисел Мерсенна (т.е. простых чисел вида 2P-1). С начала проекта былонайдено 4 таких простых числа. Организация Electronic Frontier Foundation предлагает призв $100 тыс. за нахождение простого числа Мерсенна с числом цифр 10 млн.SETI@homehttp://setiathome.ssl.berkeley.eduПроект SETI@home (Search for Extraterrestrial Intelligence) - поиск внеземных цивилизаций спомощью распределенной обработки данных, поступающих с радиотелескопа.Присоединится может любой желающий. Доступны клиентские программы для Windows,Mac, UNIX, OS/2 (клиент Windows срабатывает в качестве screen-saver'а).
Для участия впроекте зарегистрировались около 920 тыс. человек.Коммерческий проект TERRA ONE компании Cerentis ставит своей целью объединениемножества персональных компьютеров, подключенных (или периодически подключаемых)к Интернет, для решения задач анализа информации, предоставляемой различнымизаказчиками. Клиентские компьютеры (TerraProcessor), подключенные к TERRA ONE,используются во время простаивания с помощью screen-saver'а. За обработку информациивладельцы ПК получают возможность покупки в Интернет-магазинах - им начисляются"кредиты" (TerraPoints) за каждую единицу обработанной информации.Globushttp://www.globus.org.Разработка ПО для организации распределенных вычислений в Интернет.
Проектреализуется в Argonne National Lab. Цель The Globus Project - построение т.н. "computationalgrids", включающих в себя вычислительные системы, системы визуализации,70экспериментальные установки. В рамках проекта проводятся исследовании по построениюраспределенных алгоритмов, обеспечению безопасности и отказоустойчивости метакомпьютеров.В рамках проекта Globus разработан ряд программных средств:Globus Resource Allocation Manager - единообразный интерфейс к различным "локальным"системам распределения нагрузки (LSF, NQE, LoadLeveler) Для описания требованийприложения к ресурсам разработан специальный язык RSL (Resource Specification Language)Globus Security Infrastructure - система аутентификации на базе открытого ключа и X.09сертификатовMetacomputing Directory Service (MDS) - репозиторий информации о вычислительныхресурсах, входящих в метакомпьютерNexus - коммуникационная библиотекаHeartbeat Monitor (HBM) - средство мониторинга, позволяющее определить сбой некоторыхмашин и процессов, входящих в метакомпьютерGlobus Access to Secondary Storage (GASS) - средство доступа к удаленным данным черезURLДля тестирования Globus был создан реальный метакомпьютер GUSTO (testbedenvironment), который включает около 40 компонент с суммарной пиковойпроизводительностью 2.5 TFLOPS.The Metacomputing ProjectСовместный проект Oak Ridge National Labs, Sandia National Labs и Pittsburgh SupercomputerCenter В рамках данного проекта объединены 4 системы: три суперкомпьютера Intel XP/S150 Paragon и суперкомпьютер T3D в PSC.
Коммуникации обеспечиваются с помощьюPVM. Для связи используются высокоскоростные сети ESNet и vBNS и протоколыATM/AAL5.Legionhttp://legion.virginia.edu/Проект Legion: A Worldwide Virtual Computer университета Вирджинии. Цель - разработкаобъектно-ориентированного ПО для построения виртуальных мета-компьютеров,включающих до нескольких миллионов индивидуальных хостов, объединенныхвысокоскоростными сетями. Пользователь, работающий на своем домашнем компьютере,должен иметь абсолютно прозрачный доступ ко всем ресурсам мета-компьютера.В рамках Legion возможно исполнение параллельных приложений - поддерживаютсябиблиотеки MPI и PVM, а также язык Mentat. Программное обеспечение проекта доступнобесплатно (поддерживаются платформы SGI IRIX, Linux, Alpha/OSF1, RS/6000).PACX-MPIhttp://www.hlrs.de/structure/organisation/par/projects/pacx-mpi/.Расширение MPI для поддержки распределенных вычислений. Поддерживаетсяобъединение в единый мета-компьютер нескольких MPP-систем, возможно с различнымиреализациями MPI.
Передача данных между MPP производится через Интернет с помощьюTCP/IP. В настоящее время в рамках PACX-MPI реализовано подмножество стандарта MPI1.2.На конференции SC'98 продемонстрировано совместное использование двух 512процессорных суперкомпьютеров Cray T3E, находящихся в университете Штутгарта(Германия) и в PSC (Питтсбург, США).
Для объединения компьютеров использоваласьбиблиотека PACX-MPI.71Condorhttp://www.cs.wisc.edu/condor/Система Condor разрабатывается в университете шт. Висконсин (Madison). Condorраспределяет независимые подзадачи по существующей в организации сети рабочихстанций, заставляя компьютеры работать в свободное время (то есть в то время, когда онипростаивали бы без своих пользователей). Программное обеспечение системы Condorдоступно бесплатно. В настоящее время поддерживаются платформы SGI, Solaris, Linux,HP-UX, и Digital Unix, однако планируется также поддержка Windows NT.Кластерные архитектуры.Кластер представляет собой два или более компьютеров (часто называемых узлами),объединяемые при помощи сетевых технологий на базе шинной архитектуры иликоммутатора и предстающие перед пользователями в качестве единого информационновычислительного ресурса.
В качестве узлов кластера могут быть выбраны серверы, рабочиестанции и даже обычные персональные компьютеры. Узел характеризуется тем, что на немработает единственная копия операционной системы. Преимущество кластеризации дляповышения работоспособности становится очевидным в случае сбоя какого-либо узла: приэтом другой узел кластера может взять на себя нагрузку неисправного узла, и пользователине заметят прерывания в доступе. Возможности масштабируемости кластеров позволяютмногократно увеличивать производительность приложений для большего числапользователей технологий (Fast/Gigabit Ethernet, Myrinet) на базе шинной архитектуры иликоммутатора. Такие суперкомпьютерные системы являются самыми дешевыми, посколькусобираются на базе стандартных комплектующих элементов ("off the shelf"), процессоров,коммутаторов, дисков и внешних устройств.Кластеризация может осуществляться на разных уровнях компьютерной системы, включаяаппаратное обеспечение, операционные системы, программы-утилиты, системы управленияи приложения.
Чем больше уровней системы объединены кластерной технологией, темвыше надежность, масштабируемость и управляемость кластера.Типы кластеровУсловное деление на классы предложено Язеком Радаевским и Дугласом Эдлайном:Класс I. Класс машин строится целиком из стандартных деталей, которые продают многиепоставщики компьютерных компонентов (низкие цены, простое обслуживание, аппаратныекомпоненты доступны из различных источников).Класс II.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
