Учебное пособие Казань 018 удк

2.7. Кластеры 
Кластеры являются одним из направлений развития компьютеров с 
массовым параллелизмом. Кластерные проекты связаны с появлением на рынке 
недорогих микропроцессоров и коммуникационных решений. В результате 
появилась реальная возможность создавать установки «суперкомпьютерного» 
класса из составных частей массового производства. 
Один из первых кластерных проектов - Beowulf-кластеры. Первый 
кластер был собран в 1994 г. в центре NASA Goddard Space Flight Center 
(GSFC). Он включал 16 процессоров Intel 486DX4/100 МГц. На каждом узле 
было установлено по 16 Мбайт оперативной памяти и сетевые карты Ethernet. 
Чуть позже был собран кластер TheHIVE (Highly-parallrl Integrated Virtual 
Environment). Этот кластер включал 332 процессора и два выделенных хост-
компьютера. Все узлы кластера работали под управлением Red Hat Linux. 
В настоящее время известно огромное количество кластерных решений. 
Одно из существенных различий состоит в используемой сетевой технологии. 
При использовании массовых сетевых технологий, обладающих низкой 
стоимостью, как правило, возникают большие накладные расходы на передачу 
сообщений. 
Для характеристики сетей в кластерных системах используют два 
параметра: латентность и пропускную способность. 
Латентность
- это время 
начальной задержки при посылке сообщений. 
Пропускная способность сети
определяется скоростью передачи информации по каналам связи. Если в 
параллельном алгоритме много коротких сообщений, то критической 
характеристикой является латентность. Если передача сообщений организована 
большими порциями, то более важной является пропускная способность 

---

24 
каналов связи. Указанные две характеристики могут оказывать огромное 
влияние на эффективность исполнения кода. 
Если в компьютере не поддерживается возможность 
асинхронной посылки 
сообщений
на фоне вычислений, то возникают неизбежные при этом накладные 
расходы, связанные с ожиданием полного завершения взаимодействия 
параллельных процессов. Для повышения эффективности параллельной 
обработки на кластере необходимо добиваться 
равномерной загрузки всех 
процессоров.
Если этого нет, то часть процессоров будет простаивать. В случае, 
кода вычислительная система неоднородна (гетерогенна), балансировка 
загрузки процессоров становится крайне трудной задачей. 
В заключение еще раз зададимся вопросом: чем же все-таки кластеры 
отличаются от других компьютерых систем? Следуя [2] приведем следующее 
утверждение «Отличие понятия кластера от сети компьютеров (network of 
workstations) состоит в том, что для построения локальной компьютерной сети, 
как правило, используют более простые сети передачи данных, компьютеры 
сети обычно более рассредоточены, а пользователи могут применять их для 
выполнения каких-либо дополнительных работ». Впрочем, эта граница все 
чаще оказывается в значительной степени «размытой», в связи с бурным 
ростом пропускной способности сетей передачи данных.