Побудова кластеру, який складається з двох комп'ютерів, об'єднаних інтерфейсом Ethernet

Кластер - об'єднання декількох однорідних елементів, які можуть розглядатися як самостійна одиниця, що володіє певними властивостями. Розробка системи та проектування кластеру, який складається з двох комп'ютерів, об'єднаних інтерфейсом Ethernet.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Міністерство освіти і науки України

Національний гірничий університет

Інститут електроенергетики

Кафедра електроніки та обчислювальної техніки

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

курсового проекту

напрям підготовки: 6.170101 Безпека інформаційних і комунікаційних систем

на тему: “ Побудова кластеру, який складається з двох комп'ютерів, об'єднаних інтерфейсом Ethernet ”

Дніпропетровськ

2010 р.

ЗАВДАННЯ

на курсовий проект

напрям підготовки: 6.170101 Безпека інформаційних і комунікаційних систем

Тема курсового проекту “ Побудувати кластер який складається з двох комп'ютерів об'єднаних інтерфейсом Ethernet ”

Варіант завдання № 3

Загальна кількість комп'ютерів у мережі: 2

Розділ	Зміст завдання	Термін виконання
Теоретична частина	Розглядається процедура побудови кластеру. Попередній аналіз необхідного обладнання та програмного забезпечення. Аналіз характеру робіт. Вибір дистрибутива з ОС.	__.__.20__ р.
Проектування кластера	Вибір обладнання, встановлення. Фізична побудова мережі. Підготовка до встановлення ОС і ПЗ. Покрокове встановлення ОС та налаштування кластеру. Тестування кластеру.	__.__.20__ р.

Список умовних скорочень

кластер комп'ютер інтерфейс система

ПЗ - Програмне забезпечення.

ОС - Операційна система.

ОР - Обчислювальний ресурс

ПК - Персональний комп'ютер

HDD - Жорсткий диск

ОЗП - Оперативно запам'ятовуючий пристрій.

ДБЖ - Джерело безперебійного живлення.

ЕМ - Електрична мережа.

НДР - Науково-дослідна робота

ЗМІСТ

Вступ

1 Теоретична частина

2 Побудова кластера

Висновки

Перелік посилань

Додатки

Вступ

Необхідно побудувати кластер який складається з двох комп'ютерів об'єднаних інтерфейсом Ethernet.

Обидва комп'ютери приблизно однакові за потужністю, один буде головним, а другий додатковим обчислювальним ресурсом. Для зменшення споживаної енергії у ОР буде відключений монітор. Кластер складається всього з двох комп'ютерів, отже «супєр» завдань він вирішувати не буде.

Мережа буде побудована на витій парі (рисунок 1.1) з топологією «Зірка». Швидкість передачі інформації між комп'ютерів -100 мб/с.

Рисунок 1.1 - Неекранований кабель вита пара

Теоретична частина

Кластер (англ. cluster скупчення) - об'єднання декількох однорідних елементів, який може розглядатися як самостійна одиниця, що володіє певними властивостями. [1]

Іншими словами кластер - це набір обчислювальних вузлів (цілком самостійних комп'ютерів), пов'язаних високошвидкісним каналом зв'язку (інтерконектом) і об'єднаних в логічне ціле спеціальним програмним забезпеченням.

Кластерні системи виникли як більш дешеве рішення проблеми нестачі обчислювальних ресурсів, і ґрунтуються на використанні у своїй архітектурі широко поширених і відносно дешевих технологій, апаратних і програмних засобів, таких як PC, Ethernet, Linux та інш.

Отже одним з основних плюсів кластеру є економія грошей. А основним мінусом те, скільки електроенергії він споживає.

Більшість кластерів зібрано на базі ОС Linux. У наукових організаціях і університетах, де і розробляється більшість кластерних систем, як правило, є фахівці з ОС Linux.

Об'єднання ПК в кластери широко використовується в НДР сфері високопродуктивних обчислень. Високошвидкісні З'єднання в поєднанні з двопроцесорним системами, що володіють прекрасними показниками продуктивності при виконанні операцій з цілими числами і плаваючою комою, роблять можливим створення дуже великих кластерів для вирішення таких завдань, як моделювання катастроф, обчислення в області гідроаеродинаміки та фінансове моделювання. Ряд комерційних і наукових організацій (таких як CERN і TeraGrid) вже використовують кластери з двопроцесорних серверів на базі процесора Intel Itanium 2 для вирішення завдань, що вимагають високої продуктивності.

Наступний етап розвитку високопродуктивних обчислень - так звані матричні обчислення. Ця технологія дозволяє поєднувати вільні ресурси процесора і пристроїв зберігання даних і використовувати їх спільно в глобальній мережі серверів, забезпечуючи розподілену паралельну обробку даних.

Професійні кластери складаються з безлічі ОР, які встановлені у спеціальних «шафах». У ОР входять не всі компоненти необхідні звичайному ПК. ОР досить материнської плати, процесора, вбудованої відеокарти, ОЗП, мережева карта, блок живлення.

Стандартна система побудови кластеру виглядає наступним чином - вибирається найпотужніша система, вона стане головною ланкою в кластері, інші комп'ютери підбираються максимально однаковою обчислювальної потужності, в кластері вони будуть грати роль ОР.

Бажано на всіх комп'ютерах встановити одну ОС. Установка на всіх комп'ютерах необхідна, якщо ви не збираєтеся побудувати бездисковий кластер.

У бездисковому кластері всі комп'ютери крім головного не мають жорсткого диска і завантажують ОС по мережі від головного ПК. Такий варіант складніше в організації та подальшому обслуговуванні.

Потім необхідно фізично об'єднати комп'ютери в мережу. Налаштувати її на всіх ПК.

Далі необхідно встановити на головний ПК спеціальне програмне забезпечення (патч) і додати всі ОР в кластер.

Після, необхідно провести декілька тестів і все, кластер готовий до роботи.

У Кластері будуть об'єднані два комп'ютери. Відключати HDD у обчислювального ресурсу не принесе значної вигоди, а тільки ускладнить налаштування системи завантаження ОС в кластері та навантажить головний комп'ютер додатковою роботою.

Так, як комп'ютерів всього два, їх можливо підключити до мережі на пряму один до одного, але більш раціонально буде придбати недорогий світч який візьме на себе маршрутизацію пакетів і трохи розвантажить мережеві карти комп'ютерів. Також надалі буде легше доповнити кластер новими ОР.

У не дуже дорогих комп'ютерах вбудовані мережеві карти підтримують швидкість до 100 Мб/с, для цієї швидкості буде досить з'єднати комп'ютери витою парою категорії 5.

Далі необхідно визначиться з вибором ОС. Для даних цілей більш раціональним вибором ОС є UNIX система.

Вибір Linux систем дуже великий, кожен фахівець радить ту, з якою йому легше працювати. У кожної є свої переваги. Вибір кластерних патчей для ОС Linux ще більше ніж самих ОС.

Приклад побудови кластера такого формату описаний у статті «Кластери в Linux» [2].

Але є особливий клас дистрибутивів, їх розробляють різні підприємства та компанії. Відмінною особливостей є те, що на інсталяційному диску міститься вже налаштована, оновлена і пропатчена ОС Linux, відразу після якої, або під час установки якої налаштовується кластер. Робота з такою системою легше, швидше і зазвичай вигідніше ніж інші варіанти.

Таких «готових» систем значно менше і визначитися значно легше.

З усіх варіантів був обраний пакет Rocks, що розробляється командою Каліфорнійського університету (University of California, San Diego) при грантової підтримки Національного наукового фонду США (National Science Foundation).

Rocks визначається як пакет розгортання, управління та підтримки кластера. З його допомогою можливо встановити кластер на місці, маючи в наявності одно лише апаратне забезпечення. Пакет містить засоби для запуску паралельних програм і програми для підтримки і розширення кластера після його первісної установки.

Дистрибутив розповсюджується абсолютно безкоштовно, завантажити його можливо в образі ISO з офіційного сайту Rocks [3].Скорость передачи информации между серверами 1000 мб/с, для того, чтобы реализовать это будет приобретен коммутатор Cisco Linksys SLM224P у которого 24 прота, 20 поддерживающие скорость 100 мб/с, а 4 - 1000 мб/с, необходимое коичество для подключения 4 серверов.

Побудова кластера

...