高性能集群系統


20世紀80年代末期,出現了一個顯著影響超級電腦未來的技術;就是用相互連接的 PC 建造一套超級電腦系統。這是一個群集,其中每個節點 (nodes) 都是一個獨立系統,但在用戶看來,整個系統只是一台電腦。

高性能集群系統是一組相互獨立的、通過高速網絡互聯的電腦,並以單一系統的模式加以管理,即充分利用機群中的每一台電腦的資源,實現復雜運算的並行處理。和傳統的高性能電腦技術相比,機群技術可以利用普通的 PC、工作站、伺服器作為節點;系統造價低,可以實現很高的運算速度,完成大運算量的計算。

專業上來看,一台PC理論性能達到0.25 百万次浮點運算(MFLOPS),通過像搭積木一樣的連接4,000台電腦,便可建造一台擁有十億次浮點運算能力的 (GFLOPS) 超級電腦系統。


如果優先考慮的是實現最大程度的擴充可用性,便應將高性能電腦配置成靈活的集群解決方案。集群對於任務關鍵型環境來說至為重要,它允許多台服務器連接在一起,以便分擔工作負載並提供冗余備份和故障接管。

集群的特點及好處:

1. 高擴展性 可在不需關閉系統的情況下,容易地擴展增加或減少伺服器,滿足不同時候的需求。
2. 高可用性 由多個節點組成的集群,即是當中有伺服器出現故障時,仍能提供服務。
3. 高靈活性 用戶可將現時的PC或伺服器改變用途,運用高速Interconnects的產品,(如Myrinet),接合成一套集群系統。或可把獨立的伺服器從集群中除下,把資源分配再用,減低投資的風險。
4. 高控制性 只需雩在中央控制台上,便可管理數百個節點的系統。
5. 高價格效能比 隨著CPU及I/O技術的高速發展,與及PC/伺服器/的價格不斷下降,相對傳統的超級電腦,集群系統的price/performance ratio大大提高。

集群能夠滿足日益增長信息服務的需求,具有較高的響應能力, 而且亦提高了系統的可用性和可擴展性;它這種能力表現在難以置信的低價格和高性能系統上。



根據全球五百大超級電腦中,下圖概括了全球集群系統的發展趨勢:


資料來源:

BBC 電視台有一個關於高性能集群簡介的節目,請按

個案實例汽車製造商佳士拿運用高性能集群系統(Linux Beowulf Cluster) 模擬撞擊測試