Technologie paralelních a distribuovaných systémů: Paralelní počítače, základní principy, propojovací sítě a jejich struktura. Gridy, OGSA, WSRF.
Paralelní počítače vykonávají výpočty souběžně. Základní myšlenkou je dělba velikých problémů na menší, které je možné řešit souběžně (paralelně). Paralelní výpočty jsou poslední dobou využívány hlavně z důvodu nemožnosti škálovat víc výpočetní frekvenci. Paralelní výpočty jsou dnes uskutečňovány pomocí více-jádrových procesorů, více-procesorových počítačů, clusterů a gridů.
Multiprocessing:
Architektura:
Programovací modely:
Komunikační modely:
Hybridní systémy:
Koherence vyrovnávacích pamětí u multiprocesorových systémů je problém zabránění výskytu různých dat v různých vyrovnávacíh pamětích. Vyrovnávací paměti se musí dovědět o změně. Jsou různé metody:
Reakce na změnu dat ve vzdálené (vyrovnávací) paměti je zneplatnění a v případě opětovného přístupu je přehrána ze vzdálené paměti. Přístup Update zajišťuje okamžité změny dat, ale zatěžuje sběrnici. Těžko říct jestli je lepší Update nebo Zneplatnění.
Rozšiřitelný systém je takový, pro který platí, že výkon roste lineárně s cenou a je zachován konstantní poměr cena/výkon. Alternativní parametr je míra rozšiřitelnosti:
Rozšiřitelné propojovací sítě:
Vlastnosti sítí:
U propojovací sítě rozlišujeme:
Bisection width (šířka rozpůlení) je minimální počet hran, které je nutno odstranit aby se síť rozpadla na 2. Bisection bandwidth (propustnost při rozpůlení) je celková kapacita (propustnost) odstraněných linek. Ideální stav je když bisection bandwidth vztažená na procesor je v systému konstantní.
Grid je seskupení (výpočetních, úložních, …) různorodých počítačových zdrojů za účelem jednotného cíle. Grid je neinteraktivní distributivní systém, který je zatěžován velkým množstvím výpočtů nebo dat. Grid se odlišuje od tradičních vysoko-výkonových výpočetních systémů jako clustery tím, že je míň úzce seskupen, je heterogenní a geograficky rozmístěný. Běžně je grid využíván na různorodé úkoly. Grid je možné vybudovat pomocí běžně dostupného software označovaného jako middleware.
Middleware je použit na rozdělení běhu programu na spracovávaných datech na všechny účastněné počítače, kterých můžou být stovky až tisíce. Samotný výpočet probíhá distribuovaně.
Gridy byly v historii využívány na intenzivní vědecké, matematické, nebo akademické problémy skrz dobrovolnictví a využívají se například na objevování léků, ekonomické předpovědi, seizmické analýzy a jiné.
Pro zajištění koordinace na celém gridu, obzvlášť pokud jde o koordinaci toku dat byly vyvinuty grid workflow systémy.
Jednou z výhod použití gridu je možnost přístupu k dobrovolnícké výpočetní síle, ovšem jisté riziko představuje důvěryhodnost takových počítačů, což zvyšuje náročnost návrhu gridové aplikace. Jiným problémem je odpojení uzlů od gridu v neočekávané momenty, jelikož grid může běžet i na přenosných počítačích. Na druhou stranu poskytnuté počítače vyjadřují jistou důvěru že aplikace gridu nebude provádět žádné škodlivé nebo zlomyslné operace.
Některé gridy (BOINC) využívají výpočetní výkon uzlů pouze pokud nejsou uzly zatěžovány.
Open Grid Services Architecture (OGSA) popisuje service-oriented architekturu výpočetního gridu pro komerční a vědecké využití. OGSA je založeno na webových službách (WSDL, SOAP). OGSA grid má následovné schopnosti:
Web Services Resource Framework (WSRF) je rodina specifikací pro webové služby.
FI:IA039 Architektura superpočítačů a intenzivní výpočty (jaro 2012), prof. RNDr. Luděk Matyska, CSc.
Wikipedia
DevelX - Martin Jurča
stav - 100 %