Самые производительные

В настоящее время в списке Top 500 самых высокопроизводительных систем кластеры составляют более 80% (417 позиций). На второй позиции списка

Вычислительные машины (системы) в кластере взаимодействуют в соответствии с одним их двух транспортных протоколов. Первый из них, протокол TCP (Transmission Control Protocol), оперирует потоками байтов, гарантируя надежность доставки сообщения. Второй — UDP (UserDatagramProtocol) пытается посылать пакеты данных без гарантии их доставки, В последнее время применяют специальные протоколы, которые работают намного лучше. Так, возглавляемый компанией Intelконсорциум (Microsoft, Compaqи др.) предложил новый протокол для внутрикластерных коммуникаций, который называется VirtualInterfaceArchitecture (VIA) и претендует на роль стандарта.

При обмене информацией используются два программных метода: передачи сообщений и распределенной совместно используемой памяти. Первый опирается на явную передачу информационных сообщений между узлами кластера. В альтернативном варианте также происходит пересылка сообщений, но движение данных между узлами кластера скрыто от программиста.

Кластеры обеспечивают высокий уровень доступности — в них отсутствуют единая операционная система и совместно используемая память, то есть нет проблемы когерентности кэшей. Кроме того, специальное программное обеспечение в каждом узле постоянно контролирует работоспособность всех остальных узлов. Если сигнал от некоторого узла не поступает, то такой узел считается вышедшим из строя; ему не дается возможность выполнять ввод/вывод, его диски и другие ресурсы (включая сетевые адреса) переназначаются другим узлам, а выполнявшиеся им программы перезапускаются в других узлах.

Кластеры хорошо масштабируются в плане производительности при добавлении узлов. В кластере может выполняться несколько отдельных приложений, но для масштабирования отдельного приложения требуется, чтобы его части согласовывали свою работу путем обмена сообщениями. Нельзя, однако, не учитывать, что взаимодействия между узлами кластера занимают гораздо больше времени, чем в традиционных ВС.

Топологии кластеров

При создании кластеров с большим количеством узлов могут применяться самые разнообразные топологии (линейные, кольцевые, древовидные, звездообразные и пр.). Рассмотрим топологии, характерные для наиболее распространенных «малых» кластеров, состоящих из 2-4 узлов.