Sunum

CLUSTER
COMPUTİNG
(KÜME HESAPLAMA )
HAZIRLAYAN : Gökçen TEMİRCİ
06260601
PARALEL HESAPLAMA
Paralel hesaplama, daha hızlı sonuç almak için bir
uygulamaya ait program parçalarının birden fazla
işlemcide
aynı
anda
çalıştırılmasıdır.
Ağ
teknolojilerindeki hızlı gelişmeler paralel hesaplama için
kolay
edinilebilir
ve
ulaşılabilir
donanımlara
vermektedir.
Paralel hesaplama ile gelen ek yükler:
•İşlemcilerde fazladan geçen süre
•İletişim ek yükü
•Senkronizasyon ek yükü
•Programın paralel olmayan/ olamayan
parçaları
izin
Paralel hesaplama yöntemleri:
1- Çok Çekirekli hesaplama (Multicore computing)
Günümüzde de yaygınlaşan çok çekirdekli işlemcilerin
içerisinde birden fazla işlemi (komut setini) aynı anda
yapmaya
izin
veren
birden
fazla
denetim
birimi
(“çekirdek”) vardır. Bu denetim birimleri ortak bellekleri
kullanırlar.
İntel firmasının 4 çekirdekli işlemcisinin
iç yapısı
Çok
çekirdekli
işlemcilerde
ki
avantajı
kullanabilecek bir işletim sistemi ve uygun kodlarla
her bir çekirdek ayrı bir işlemci gibi kullanılabilir ve
paralel hesaplama yapılabilir. Ancak bu sistemin bazı
dezavantajları da mevcuttur. İşletim sistemi ve bu
işletim
sisteminde
kullanılan
yazılımlar,
bu
işlemcilerden maksimum verim alabilmek için, çok
çekirdek mimarisini destekleyecek şekilde olmalıdır.
2-Simetrik
Çok
İsleme
(Symmetric
multiprocessing, SMP)
Bu yöntemde, bir bilgisayar sisteminde veriyolları ile
bağlı bir hafızayı paylasan (shared memory) birden çok
özdeş işlemci kullanımı esastır. Bugün yaygın olarak
kullanılan SMP mimarisidir. SMP sistemleri işlem için
gerekli
olan
verinin
hafızanın
neresinde
olduğuna
bakmaksızın herhangi bir anda yapılmasına imkan sunar.
Fakat bu yöntemde birtakım veri yolu problemleri (bus
contention)
sebebiyle
genellikle
işlemci
sayısı
bakımından sınırlıdır. Ölçeklenebilirliği yüksek değildir.
Çok yüksek hızlara ihtiyaç duyan uygulamalarda yetersiz
kalırlar
Örnek SMP mimarisi
3-Dağıtık
Hesaplama
(Distributed
computing)
Dağıtık hesaplama yönteminde ise islem parçaları,
ağ (network) üzerinde birbirine bağlı isleme ünitelerine
dağıtılır. Bağlantı bu sekilde ağ üzerinde olduğundan son
derece ölçeklenebilir bir sistemdir. Dağıtık hesaplama
sistemleri de kendi içinde üç ana kısma ayrılır:
•Cluster Computing (Bilgisayar Kümeleri)
•Massive parallel processing (Güçlü Paralel İşleme)
•Grid computing (Izgara Hesaplama)
CLUSTER COMPUTİNG
Bu yöntemde bilgisayarlar ağ üzerinde birbirine
bağlanarak
tek
bir
bilgisayar
gibi
çalıştırılırlar.
Bu
yöntemle birleştirilen bilgisayarların her biri bu ağdan
bağımsız
da
çalışabilen
(standalone)
bilgisayarlardır.
Bilgisayar kümelerinin en çok kullanılan tipi Beowulf
kümeleridir. Beowulf kümelerinde günlük hayatta alışık
olduğumuz bilgisayar kasaları, ethernet kullanılarak TCP/IP
üzerinden yerel alan ağı ile birbirine bağlanır. Dünyanın en
hızlı ilk 500 bilgisayarı içinde en çok kullanılan yöntem
budur.
Hesaplamada
küme
bilgisayar
kullanımı
1994
senesinde NASA’da Beowulf projesi ile başlamıştır. 16
Intel 486 DX4 işlemci ethernet ile bağlanmıştır.
Yüksek
performanslı
hesaplama,
artık
küme
bilgisayarlarla hesaplama halini almıştır. Küme bilgisayar,
birlikte çalışmak üzere bağlanmış birden fazla sunucudan
oluşur. En önemli dezavantajı kullanıcıya tek sistem
arayüzü sunamamasıdır.
Küme hesaplamanın tanımından da belirtildiği gibi
kümeli
sistem
kullanıcıya
tek
bir
sistem
olarak
görünmektedir; fakat burada dikkat edilmesi gereken
sistemdeki tüm bilgisayarların kullanıcıların kullanımına açık
olduğudur. Ayrıca küme hesaplamada tüm bilgisayarlar dış
dünyaya açıktır. Bu tür sistemler için bir yerel ağa bağlı NT
iş istasyonları kümesi örnek olarak verilebilir.
Küme hesaplamanın avantajları :
1-Birden çok bilgisayarın kaynakları kullanıldığından
bir bilgisayar sisteminin kullanılmasından elde edilebilecek
çok daha yüksek seviyede başarım ve işlem gücü elde
edilmesi küme hesaplamanın sistemlerde kullanılmasını cazip
kılan en önemli özelliktir.
2-Küme hesaplama çökmelere karşı etkin bir koruma
sunmaktadır.
Bir
bilgisayarın
çökmesi
durumunda
o
bilgisayara verilmiş olan iş hemen başka bir bilgisayara
yönlendirilerek yapılmakta olan işin aksaması önlenmektedir.
3- Kümeli sisteme bir bilgisayar dahil edilmek istendiği
zaman bu bilgisayarın işletim sistemi sistemdeki diğer
bilgisayarlardan kopyalanarak kurulabilmekte ve ufak ayar
değişiklikleriyle
bu
bilgisayar
sisteme
kolaca
dahil
edilmektedir.
Dezavantajları:
1- Küme hesaplamaya tabi tutulacak sistemler doğaları
gereği
paralel
işleme
uygun
olmalılar
ve
bu
tür
uygulamaların sayısı oldukça sınırlıdır.
2- Küme hesaplama bilgisayar ağlarının gelişmesi sonucu
ortaya
çıkmış
hesaplamadaki
bir
hesaplama
en
büyük
kaynaklanmaktadır.
türüdür.
sorunlar
ağ
Ancak
küme
iletişiminden
BEOWULF
Beowulf İngiliz edebiyatında ki bir epik eserin
kahramanıdır. Bir bilgisayar sistemi olarak Beowulf, ismini
kökeninden esinlenerek almıştır.
Beowulf düşük maliyetli, çok bilgisayarlı yapısı
kullanıcıdan soyutlanmış, yüksek başarımlı bir süper
bilgisayar sistemidir. Bir beowulf sistemi bir ana sunucu
bilgisayar, gerekiyorsa uygun sayıda ana sunucu bilgisayar
ve uygun sayıda uç bilgisayardan oluşur. Uç bilgisayarların
sayısı maliyet ve başarım kıstasları için önemli bir
parametredir. Bir Beowulf sisteminde ki tüm uç
bilgisayarlar dış dünyadan erişime kapalıdır. Beowulf
sisteminin tek bir bilgisayar sistemi gibi davranması,
çalışması, görünmesi için kamaşık ağ alt yapısı gelişmiş ve
ayrıntılı yazılımlar ile kullanıcıdan gizlenir.
BEOWULF SİSTEMİ İÇİN GEREKLİ DONANIM
BİLEŞENLERİ
Sunucu bilgisayarlar için ana işlem birimi, ana bellek
gibi temel bileşenlere ek olarak ekran, fare, klavye, CD-ROM
ve disket sürücü gerekmektedir ve bunlara ek olarak iki adet
Ethernet kartına ihtiyaç vardır. Biri sistem içi diğeri dış
dünyayla bağlantıyı sağlayabilmek için. Uç bilgisayarlarda ise
temel bileşenlere ek olarak disket sürücü gerekmektedir.
Disket sürücü hem ikincil bellek olarak hem de sistemi
başlatmak için kullanılır. Ayrıca sistem içi iletişimi sağlamak
için bir adet Ethernet kartına da ihtiyaç vardır. Tüm
bilgisayarlar arası iletişimi sağlayabilmek için sisteme bir
adet de Ethernet anahtarı dahil edilmelidir.
GEREKLİ YAZILIM BİLEŞENLERİ
Beowulf sisteminde işletim sistemi olarak Linux
seçilmiştir. İşletim sistemi olarak Linux’ un tercih
edilmesinde ki temel sebepler:
•Tamamen ücretsiz olması
•Gelişmiş görev, bellek ve ağ yönetimi sağlaması,
•Gelişmiş kütüphaneler ve program geliştirme araçları
sağlaması
•Grafik arayüzü sunması
•Ve de en güvenilir işletim sistemlerinden biri olması.
İşletim sistemi olarak Windows NT veya Solaris gibi
sistemlerde seçilebilir. Solaris gibi bir işletim sistemi
güvenilir bir sistem olmasına karşın Beowulf sisteminin
temel aldığı düşük maliyet ilkesine ters düştüğü için Linux
tercih edilmiştir.
1 ana bilgisayar ve 5 uç bilgisayardan oluşmuş bir
Beowulf sistemi görülmektedir. Makinelere atanan sistem
için ip numaraları özel ip numaraları olduğu görülmektedir.
10. ile başlayan ip numaraları sadece yerel ağlarda ve bu
gibi kapalı sistemlerde tercih edilmektedir. Bu şekilde
sistem güvenliği bir parçada olsa sağlanmaktadır.
Aşağıda gerçek bir Beowulf sistemi olan Loki
görülmektedir. Kullanıcı sistemle iletişim için sadece
sunucu bilgisayarı kullanmaktadır.
DİNLEDİĞİNİZ İÇİN
TEŞEKKÜRLER…