Klaster hisoblash tizimlari Klaster texnologiyalari MPP tizimlari arxitekturasiga xos g'oyalarni rivojlantirishning mantiqiy davomi bo'ldi. Agar MPP tizimidagi protsessor moduli to'liq hisoblash tizimi bo'lsa, unda keyingi qadam o'zini taklif qiladi: nima uchun oddiy hisoblanadigan tugunlar sifatida oddiy sotuvda bo'lgan kompyuterlardan foydalanmaslik kerak. Aloqa texnologiyalarining rivojlanishi, ya'ni standart tarmoq protokollari orqali xabar uzatish mexanizmini amalga oshiradigan MPI tizimi (2-qismga qarang) kabi yuqori tezlikda ishlaydigan tarmoq uskunalari va maxsus dasturiy ta'minotning paydo bo'lishi. Bugungi kunda kompyuterlarni hisoblash qobiliyatini alohida laboratoriya yoki sinfxonada birlashtirish orqali kichik klaster tizimini yaratish qiyin emas.
Klaster texnologiyalarining jozibali xususiyati shundaki, ular kerakli ishlashga erishish uchun shaxsiy kompyuterlardan kuchli superkompyuterlarga qadar har xil turdagi kompyuterlarni birlashgan hisoblash tizimlariga birlashtirishga imkon beradi. Klaster texnologiyalari ommaviy ishlab chiqarish tarkibiy qismlaridan superkompyuter sinfidagi tizimlarni yaratish vositasi sifatida keng tarqaldi, bu hisoblash tizimining narxini sezilarli darajada pasaytiradi. Xususan, COCOA loyihasi [4] birinchilardan bo'lib amalga oshirildi, unda umumiy qiymati taxminan 100000 AQSh dollar bo'lgan 25 ta ikkita protsessorli shaxsiy kompyuterlar bazasida bir necha million AQSh dollarlik 48 protsessorli Cray T3D ga teng ko'rsatkichga ega tizim yaratildi.
Albatta, ushbu tizimlarning to'liq ekvivalenti haqida gapirishning hojati yo'q. Oldingi bobda ta'kidlanganidek, tarqatilgan xotira tizimlarining ishlashi aloqa muhitining ishlashiga juda bog'liq. Aloqa muhiti to'liq ikkita parametr bilan tavsiflanishi mumkin: kechikish - xabarni yuborishdagi kechikish vaqti va tarmoqli kengligi - ma'lumot uzatish tezligi. Shunday qilib, Cray T3D kompyuteri uchun ushbu parametrlar mos ravishda 1 miks va 480 Mb/s ni tashkil qiladi va Fast Ethernet tarmog'i aloqa vositasi sifatida ishlatiladigan klaster uchun 100 mk va 10 Mb/sek. Bu qisman superkompyuterlarning juda yuqori narxini tushuntiradi. Ko'rib chiqilayotgan klaster kabi parametrlar bilan etarli miqdordagi protsessorlarda samarali echilishi mumkin bo'lgan juda ko'p vazifalar mavjud emas.
Xulosa qilib aytganda, klaster - bu bitta hisoblash manbai sifatida ishlatiladigan o'zaro bog'liq bo'lgan to'liq kompyuterlarning to'plamidir. Klaster tizimining mustaqil kompyuterlar to'plamidan ustunliklari aniq. Birinchidan, ish joylarini ommaviy qayta ishlash uchun ko'plab dispetcherlik tizimlari ishlab chiqilgan bo'lib, bu sizning ishingizni ba'zi bir shaxsiy kompyuterlarga emas, balki butun klasterga yuborishga imkon beradi. Ushbu dispetcherlik tizimlari avtomatik ravishda vazifalarni bepul hisoblash tugunlari o'rtasida taqsimlaydi yoki yo'q bo'lsa, ularni bufer qiladi, bu esa kompyuterlarni yanada to'g'ri va samarali yuklashga imkon beradi. Ikkinchidan, bitta muammoni hal qilish uchun bir nechta kompyuterlarning hisoblash resurslarini bo'lishish mumkin bo'ladi.
Klasterlar odatda oddiy bitta protsessorli shaxsiy kompyuterlar yoki ikki yoki to'rt protsessorli SMP-serverlar yordamida yaratiladi. Bu tugunlarning tarkibi va arxitekturasiga cheklovlar qo'ymaydi. Tugunlarning har biri o'z operatsion tizimi ostida ishlashi mumkin. Eng ko'p ishlatiladigan standart operatsion tizimlar Linux, FreeBSD, Solaris, Tru64 Unix, Windows NT. Klaster tugunlari heterojen bo'lgan hollarda, biz heterojen klasterlar haqida gapiramiz.
Klasterlarni yaratishda ikkita yondashuvni ajratish mumkin. Birinchi yondashuv kichik klasterli tizimlarni yaratishda qo'llaniladi. Klaster mustaqil bo'linmalar sifatida ishlashni davom ettiradigan to'liq ishlaydigan kompyuterlarni birlashtiradi, masalan, sinf kompyuterlari yoki laboratoriya ish joylari. Ikkinchi yondashuv kuchli hisoblash manbai maqsadga muvofiq ravishda yaratilganda qo'llaniladi. Keyin kompyuterlarning tizim birliklari ixcham tarzda maxsus javonlarga joylashtiriladi va tizimni boshqarish va vazifalarni bajarish uchun bitta yoki bir nechta to'liq funktsiyali kompyuterlar, ya'ni kompyuterlar deb nomlanadi. Bunday holda, hisoblash tugunlarining kompyuterlarini grafik kartalar, monitorlar, disk drayvlar va boshqa atrof-muhit uskunalari bilan ta'minlashning hojati yo'q, bu tizim narxini sezilarli darajada pasaytiradi.
Kompyuterlarni klasterga ulash uchun ko'plab texnologiyalar ishlab chiqilgan. Hozirgi vaqtda eng ko'p ishlatiladigan texnologiya Fast Ethernet. Bu uning ishlatilish qulayligi va aloqa uskunalarining arzonligi bilan bog'liq. Biroq, buning uchun atayin etarli bo'lmagan valyuta kursi to'lashi kerak. Darhaqiqat, ushbu uskuna 10 Mb/s tugunlar orasidagi maksimal almashinuv tezligini ta'minlaydi, RAM bilan almashinuv esa 250 Mb/s va undan yuqori. Aloqa operatsiyalarining katta qismi bo'lgan ko'p protsessorli tizimlarda chiziqli algebra masalalarini echish uchun mo'ljallangan ScaLAPACK subproutine to'plamini ishlab chiquvchilar multiprotsessor tizimiga quyidagi talabni shakllantirishadi: Mfloplarda o'lchangan hisoblash tugunining eng yuqori ko'rsatkichi 10 "[5]. Shunday qilib, 500 MGts Pentium III sinf kompyuterlari (eng yuqori ko'rsatkich 500 Mflops) hisoblash tugunlari sifatida ishlatilsa, u holda Fast Ethernet uskunalari talab qilingan tezlikning atigi 1/5 qismini ta'minlaydi. Gigabit Ethernet texnologiyalariga o'tish bu vaziyatni qisman tuzatishi mumkin.
Bir qator firmalar tezroq tarmoqlarga asoslangan ixtisoslashgan klaster echimlarini taklif qilishadi, masalan Scali Computer (~ 100 Mb/s) dan SCI va Mirynet (~ 120 Mb/s). Klaster texnologiyalarini qo'llab-quvvatlashga yuqori samarali ish stantsiyalari (SUN, HP, Silicon Graphics) ishlab chiqaruvchilari ham faol qo'shilishdi.
