Преподаватель который помогает студентам и школьникам в учёбе.

Системы распределенных вычислений

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время актуальной является задача создания высокопроизводительных вычислительных комплексов, так как объемы обрабатываемой информации, объемы выполняемых вычислений и количество исследований с большими массивами данных постоянно увеличиваются. Существующие высокопроизводительные суперкомпьютеры имеют ограниченный доступ в связи с их использованием для осуществления приоритетных фундаментальных исследований и решения важных научно-технических задач. Поэтому высокими темпами исследуются и развиваются методы повышения производительности массовых вычислительных компьютерных систем путём наращивания количества вычисляющих юнитов.

Для этого часто применяется использование многопроцессорной архитектуры. Однако, как известно, производительность такой архитектуры за счет дальнейшего увеличения массива процессоров существенно не повышается при превышении их количеством определенного предела. В то же время современные компьютерные системы в своем составе могут содержать специализированные вычислительные модули. Поэтому, для решения задачи повышения производительности компьютерных систем рассматривается возможность распараллеливания программ на почти произвольное количество вычислений с использованием гетерогенной платформы на специализированных вычислительных модулях.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

На протяжении долгого времени облачные вычисления не имели строгого определения. Изначально идея облачных вычислений заключалось в предоставлении каждому пользователю на земле вычислительной мощности и программ в качестве услуг. В настоящие время термин имеет следующее научное определение:

Облачные вычисления - это информационно-технологическая концепция, подразумевающая обеспечение повсеместного и удобного сетевого доступа по требованию к общему пулу конфигурируемых вычислительных ресурсов (например, сетям передачи данных, серверам, устройствам хранения данных, приложениям и сервисам - как вместе, так и по отдельности), которые могут быть оперативно предоставлены и освобождены с минимальными эксплуатационными затратами или обращениями к провайдеру.

Это концепция находит спрос вследствие роста компьютерный сетей, составляющих виртуальные суперкомпьютеры, объединяющих десятки и даже сотни компьютеров. Зачастую имеющиеся компьютеры загружены не полностью. Поэтому вполне естественно задействовать простаивающие ресурсы для выполнения какой-либо полезной работы - например, использовать их для решения некоторой трудоемкой задачи или предоставлять свободную вычислительную мощность в аренду.

Основная идея данной концепции состоит в использовании независимых компьютеров, объединенных в сеть. в качестве единой параллельной машины или виртуального суперкомпьютера. Эта идея имеет ряд преимуществ, например, низкая стоимость суммарных вычислительных ресурсов.

Грид (GRID) – это система, которая координирует распределенные ресурсы посредством стандартных, открытых, универсальных протоколов и интерфейсов для обеспечения нетривиального качества обслуживания. В сфере программного обеспечения грид на сегодняшний день доступно множество различных инструментов для организации распределенных вычислений.

Грид, как и облако, являются системой распределенных вычислений. Распределенная вычислительная система (РВС) представляет собой программно-аппаратный комплекс, ориентированный на решение определенных задач. С одной стороны, каждый вычислительный узел является автономным элементом. С другой стороны, программная составляющая РВС должна обеспечивать пользователям видимость работы с единой вычислительной системой, особенно важно это для облачных вычислений.

Распределенные вычисления – это способ решения трудоемких вычислительных задач с использованием нескольких компьютеров, объединенных в грид, формирующих виртуальный суперкомпьютер в облаке. Последовательные вычисления в распределённых системах выполняются с учетом одновременного решения многих задач.

Организуют процесс параллельной обработки информации распределённая ОС, динамически и автоматически распределяя работы по различным машинам системы. Пользовательский интерфейс распределённой ОС обычно не предоставляет пользователю сведений о том, на какой машине выполняется его работа. Распределённая ОС существует как единая операционная система в масштабах вычислительной системы. Каждый компьютер сети, работающей под управлением распределенной ОС, выполняет часть функций этой глобальной ОС. Самая главная задача распределенной ОС – объединить все компьютеры сети так, чтобы они работали в тесной кооперации друг с другом для эффективного использования всех ресурсов компьютерной сети.

Сетевая ОС может представлять из себя набор операционных систем отдельных компьютеров, составляющих сеть. Эти операционные системы могут быть как одинаковые, так и разные. Например, на всех компьютерах сети может работать одна и та же ОС NetWare. Однако, более реалистичным вариантом является сеть, в которой работают разные ОС. Например, часть компьютеров работает под управлением UNIX, часть – под управлением NetWare, а остальные – под управлением Windows NT и Windows 98. Все эти операционные системы функционируют независимо друг от друга в том смысле, что каждая из них принимает независимые решения о создании и завершении своих собственных процессов и управлении локальными ресурсами. Но в любом случае операционные системы компьютеров, работающих в сети, должны включать взаимно согласованный набор коммуникационных протоколов для организации взаимодействия процессов, выполняющихся на разных компьютерах сети, и разделения ресурсов этих компьютеров между пользователями сети.

ПОНЯТИЕ АСИММЕТРИЧНОГО ДОСТУПА ПО ТЕХНОЛОГИИ ADSL

QNX является сетевой операционной системой, которая позволяет организовать эффективные распределенные вычисления. Для этого на каждой машине, называемой узлом, помимо ядра и менеджера процессов должен быть запущен уже упомянутый ранее менеджер Net. Менеджер Net не зависит от аппаратной реализации сети. Эта аппаратная независимость обеспечивается за счет сетевых драйверов. В операционной системе QNX имеются драйверы для сетей с различными технологиями: Ethernet и FastEthernet, Arcnet, IBM Token Ring и др. Кроме того, имеется возможность организации сети через последовательный канал или модем.

Помимо сообщений и очередей в операционной системе QNX для взаимодействия задач и организации распределенных вычислений имеются так называемые порты, которые позволяют формировать сигнал одного конкретного условия и механизм исключений, о котором мы уже упоминали ранее.

QNX (2015) - это собственная Unix-подобная ОСРВ, ориентированная прежде всего на рынок встроенных систем. Уникальной особенностью QNX является то, что это система работает на основе микроядра. Ядро QNX содержит только планирование процессора, межпроцессорное взаимодействие, перенаправление прерываний и таймеры. Все остальные функции выполняются как пользовательские процессы вне микроядра.

Основные характеристики QNX такие:

- микроядро QNX поддерживает процессы;

- в QNX наименьшими исполнительными сущностями являются потоки;

- планирование потоков зависит от приоритета;

- В QNX IPC предназначен для передачи сообщений между процессами в разных адресных пространствах;

- наличие специального загрузчика и платформы.

Согласно последней документации QNX, QNX Neutrino поддерживает SMP и MP с аффинностью процессора, которая блокирует каждое приложение для конкретного процессора. Благодаря своей микроядерной архитектуре также должно быть проще адаптировать QNX к распределенной среде.

УПРАВЛЕНИЕ РЕСУРСАМИ В РАСПРЕДЕЛЕННЫХ СРЕДАХ

Необходимость в особых механизмах управления ресурсами в локально и глобально распределенных средах хорошо осознана. К ресурсам относится все, что так или иначе участвует в обработке данных: вычислительные установки, файловые системы, коммуникации, программное обеспечение, хранилища данных. Локально распределенными средами с определенной условностью мы назовем «замкнутые» конфигурации: мультикомпьютеры, кластеры, симметричные мультипроцессоры, системы с распределенной памятью и массово-параллельные системы. Глобальная среда метакомпьютинга в настоящее время напрямую ассоциируется с Grid технологиями. Нынешняя интерпретация концепции Grid подразумевает не только высокопроизводительные вычисления на суперкомпьютерах, но и использование в качестве процессорных ресурсов рабочих станций, а также обычных персональных компьютеров. Нужно сразу же заметить, что обеспечение доступа к ресурсам в глобальной среде Grid и «замкнутых» конфигурациях имеет существенные различия. Это обусловлено прежде всего автономностью сайтов — основных структурных и административных единиц Grid. Следствием является отсутствие единой политики обслуживания и планирования вычислительных работ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном реферате были решены следующие задачи:

 привести основные понятия, связанные с системами распределенных вычислений;

 описать системы распределительных вычислений.

Основные цели работы были достигнуты. Знания о системах распределенных вычислений важны всем техническим специалистам, но особенно тем, кто занимается обработкой данных. Компетентному специалисту недостаточно просто знать о принципах работы облачных вычислений, но нужно уметь работать с гридом и ОСРВ, чтобы при необходимости построить систему распределенных вычислений под локальную или крупную задачу. Я считаю, что расширив сферу компетенции всех ИТ-специалистов в сторону распределенных вычислений, можно добиться ускоренной диджитализации мира и наращивания эффективности решения всех вычислительных задач.

В процессе написания реферата были использованы современные и классические источники литературы и глобальной сети Internet.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ:

Абрамова В.В., Абрамов С.К. Распределенные сервисные системы. Учебное пособие. — Харьков: Национальный аэрокосмический университет «ХАИ», 2016. — 112 с.
Гниденко И.Г., Морозов С.К., Федоров Д.Ю. Многопроцессорные системы и параллельное программирование. СПб.: Санкт-Петербургский государственный экономический университет, 2019. — 68 с.
Радченко Г.И. Распределенные вычислительные системы. –Челябинск: Южно-Уральский государственный университет, 2012. — 184 с.
Гергель В.П., Чабан К.А. Система распределенных вычислений DCS // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского, 2011, №3. — 308 с.
Топорков, В.В. Модели распределенных вычислений : монография / В.В. Топорков. – Москва : Физматлит, 2011. — 320 с. – Режим доступа: по подписке. – URL: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=75957 (дата обращения: 27.12.2019). – ISBN 5-9221-0495-0. – Текст : электронный.
Вестник Московского энергетического института : журнал / гл. ред. Н.Д. Рогалев. – Москва : Издательский дом «МЭИ», 2018. – № 6. – 5-6 с. – Режим доступа: по подписке. – URL: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=500546. – ISSN 1993-6982. – Текст : электронный.