高性能Linux集群简介

摘要: 现在Linux群集在许多领域都变得非常流行. 随着集群技术的出现和开源软件的日益普及，现在可以用传统高性能计算机的一小部分成本建造一台超级计算机. HPC体系结构的类型大多数HPC系统都使用并行性的概念. ....

有很多软件平台.

现在，Linux集群已在许多领域变得非常流行. 随着集群技术的出现和开源软件的日益普及，现在可以用传统高性能计算机的一小部分成本建造一台超级计算机.

大多数HPC系统使用并行性的概念. HPC有许多软件平台，但让我们首先了解硬件知识.

HPC硬件可分为3类:

SMP是HPC采用的架构之一，其中多个处理器共享内存. （在集群中，这也称为并行处理器（

并行处理器（MPP），它们不需要共享内存；我们将在后面详细介绍. ）与MPP，SMP相比

成本通常较高，可扩展性较差.

顾名思义，在向量处理器中，对CPU进行了优化以很好地处理向量数组操作. 矢量处理器系统的性能非常高，从1980年代到1990年代初曾一度主导着HPC架构，但是近年来，集群变得越来越流行.

集群是近年来最重要的HPC硬件类型: 集群是MPP的集合. 集群中的处理器通常称为节点，它们具有自己的

CPU，内存，操作系统，I / O子系统，并且可以与其他节点通信. 在许多地方可以使用普通工作站来运行Linux

和其他开放源代码软件充当群集中的节点.

接下来，您将看到这些HPC硬件之间的区别，但首先让我们从群集开始.

“集群”一词在不同的地方可能意味着不同的事物. 本文重点介绍以下三种类型的群集:

最简单的故障转移群集有两个节点: 一个节点处于活动状态，另一个节点处于备用状态，但是它将始终监视活动节点. 一旦活动节点发生故障，备用节点将接管其工作，以便关键系统可以继续工作.

负载平衡群集通常用于非常繁忙的网站. 他们有多个节点来接管同一站点的工作. 每个获取网页的新请求都会动态路由到负载较低的节点.

高性能集群用于运​​行对时间敏感的并行程序，这对科学界具有特殊意义. 高性能群集通常运行某些仿真程序和其他对CPU非常敏感的程序. 这些程序需要大量时间才能在普通硬件上运行.

图1.基本集群

网格计算是一个广义的术语，通常用于指代松散耦合的系统之间的协作以实现面向服务的体系结构（SOA）. 基于集群的HPC

是网格计算的一种特殊情况，其中节点紧密耦合. 一个成功而著名的网格计算项目是

SETI @ home，该项目用于搜索外星智能，它在屏幕保护程序中使用了大约一百万台家用PC的空闲CPU

分析射电天文望远镜的数据的时间段. 另一个类似的成功项目是Folding @ Home项目，该项目用于蛋白质折叠计算.

几乎所有行业都需要快速的处理能力. 随着更便宜，更快速的计算机的出现，越来越多的公司表现出对利用这些技术的兴趣. 对计算处理能力的需求没有上限. 尽管处理能力正在迅速提高，但是人们的需求仍然超出了计算能力的范围.

蛋白质分子是非常复杂的链，实际上可以表示为无数的3D图形. 实际上，当将蛋白质放入某种溶液中时，它们会迅速“折叠”成自然状态. 折叠不正确会导致许多疾病，例如阿尔茨海默氏病；因此，蛋白质折叠的研究非常重要.

科学家试图理解蛋白质折叠的一种方法是在计算机上模拟蛋白质折叠. 实际上，蛋白质折叠非常快（可能只需要1微秒），但是过程非常复杂，这种模拟在普通计算机上运行可能需要10年. 这个领域只是许多行业领域中很小的一个，但是它需要非常强大的计算能力. 行业中的其他领域包括药物建模，虚拟培训，环境和诊断虚拟化，完整的病历以及人类基因计划.

地震图包含有关大陆和海床内部特征的详细信息. 这些数据的分析可以帮助我们发现石油和其他资源. 即使是很小的区域，也有几个TB

计算的数据需要重建；这种分析显然需要大量的计算能力. 该领域对计算能力的需求如此之大，以至于大多数超级计算机都在处理这类工作.

其他地区的研究也需要类似的计算能力，例如用于地震预报的系统和用于安全工作的多光谱卫星成像系统.

在工程（例如航空发动机设计）中处理高分辨率交互式图像一直是性能和可伸缩性方面的挑战，因为它涉及大量数据. 基于集群的技术一直在这些领域中

在获得成功之后，他们将渲染屏幕的任务分配给群集中的每个节点，并且每个节点使用自己的图形硬件来呈现屏幕这部分的图像，并将这些像素信息传输到One

打开

主节点，主节点将信息合并以形成完整的图像.

该领域的例子目前仅是冰山一角. 更多的应用程序，包括天体物理模拟高性能计算机集群，气象模拟，工程设计，财务建模，证券模拟和电影特技，都需要丰富的计算资源. 我们不会引入对计算能力的越来越多的需求.

在基于集群的计算技术出现之前，典型的超级计算机是矢量处理器. 因为他们都使用了专用的硬件和软件，所以成本通常超过一百万美元.

随着Linux和其他免费集群开放源代码软件组件的出现以及通用硬件处理能力的改进高性能计算机集群，这种情况出现

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
https://www.pc-fly.com/a/jisuanjixue/article-206244-1.html