Единый образ системы

В распределенных вычислениях кластер единого образа системы ( SSI ) представляет собой кластер машин, который выглядит как одна система. ^[1]^[2]^[3] Эту концепцию часто считают синонимом распределенной операционной системы . ^[4]^[5] но один образ может быть представлен для более ограниченных целей, например, просто для планирования заданий , что может быть достигнуто посредством дополнительного уровня программного обеспечения по сравнению с обычными образами операционной системы, работающими на каждом узле . ^[6] Интерес к кластерам SSI основан на представлении о том, что их проще использовать и администрировать, чем более специализированные кластеры.

Различные системы SSI могут создавать более или менее полную иллюзию единой системы.

Особенности кластерных систем SSI

Различные системы SSI могут, в зависимости от их предполагаемого использования, предоставлять некоторый набор этих функций.

Миграция процессов

Многие системы SSI обеспечивают миграцию процессов . ^[7] Процессы могут запускаться на одном узле и перемещаться на другой узел, возможно, по причинам балансировки ресурсов или по административным причинам. ^{[примечание 1]} Когда процессы перемещаются с одного узла на другой, IPC вместе с ними могут перемещаться и другие связанные ресурсы (например, ресурсы ).

Контрольная точка процесса

Некоторые системы SSI позволяют устанавливать контрольные точки запущенных процессов, позволяя сохранять их текущее состояние и перезагружать позже. ^{[примечание 2]} Постановку контрольных точек можно рассматривать как связанную с миграцией, поскольку миграцию процесса с одного узла на другой можно реализовать, сначала установив контрольную точку для процесса, а затем перезапустив его на другом узле. В качестве альтернативы создание контрольных точек можно рассматривать как миграцию на диск .

Единое технологическое пространство

Некоторые системы SSI создают иллюзию того, что все процессы выполняются на одной машине - инструменты управления процессами (например, «ps», «kill» в Unix -подобных системах) работают со всеми процессами в кластере.

Один корень

Большинство систем SSI предоставляют единое представление файловой системы. Этого можно достичь с помощью простого сервера NFS , общих дисковых устройств или даже репликации файлов.

Преимущество единого корневого представления заключается в том, что процессы можно запускать на любом доступном узле и получать доступ к необходимым файлам без особых мер предосторожности. Если в кластере реализована миграция процессов, одно корневое представление обеспечивает прямой доступ к файлам с узла, на котором в данный момент выполняется процесс.

Некоторые системы SSI предоставляют способ «разрушить иллюзию», располагая некоторые файлы, специфичные для узла, даже в одном корне. HP TruCluster предоставляет «контекстно-зависимую символическую ссылку» (CDSL), которая указывает на разные файлы в зависимости от узла, который к нему обращается. HP VMScluster предоставляет логическое имя списка поиска с файлами, специфичными для узла, закрывая при необходимости общие файлы кластера. Эта возможность может быть необходима для работы с гетерогенными кластерами, в которых не все узлы имеют одинаковую конфигурацию. В более сложных конфигурациях, таких как несколько узлов нескольких архитектур на нескольких сайтах, несколько локальных дисков могут объединяться, образуя единый логический корень.

Единое пространство ввода-вывода

Некоторые системы SSI позволяют всем узлам получать доступ к устройствам ввода-вывода (например, лентам, дискам, последовательным линиям и т. д.) других узлов. Могут быть некоторые ограничения на виды разрешенного доступа (например, OpenSSI не может монтировать дисковые устройства с одного узла на другой узел).

Единое пространство IPC

Некоторые системы SSI позволяют процессам на разных узлах взаимодействовать, используя механизмы межпроцессного взаимодействия, как если бы они работали на одной машине. В некоторых системах SSI это может даже включать разделяемую память (можно эмулировать в программном обеспечении с распределенной общей памятью ).

В большинстве случаев межузловой IPC будет медленнее, чем IPC на той же машине, возможно, значительно медленнее для общей памяти. Некоторые кластеры SSI включают в себя специальное оборудование для уменьшения этого замедления.

IP-адрес кластера

Некоторые системы SSI предоставляют « IP-адрес кластера », единственный адрес, видимый снаружи кластера, который можно использовать для связи с кластером, как если бы это была одна машина. Это можно использовать для балансировки нагрузки на входящие вызовы в кластер, направляя их на малонагруженные узлы, или для резервирования, перемещая адрес кластера с одного компьютера на другой, когда узлы присоединяются к кластеру или покидают его. ^{[примечание 3]}

Примеры

Примеры здесь варьируются от коммерческих платформ с возможностями масштабирования до пакетов/фреймворков для создания распределенных систем, а также тех, которые фактически реализуют единый образ системы.

SSI Свойства различных кластерных систем
Имя	Миграция процессов	Контрольная точка процесса	Единое технологическое пространство	Один корень	Единое пространство ввода-вывода	Единое пространство IPC	IP-адрес кластера ^{[т 1]}	Исходная модель	Последняя дата выпуска ^{[т 2]}	Поддерживаемая ОС
Амеба ^{[т 3]}	Да	Да	Да	Да	Unknown	Да	Unknown	Открыть	30 июля 1996 г.	Родной
AIX TCF	Unknown	Unknown	Unknown	Да	Unknown	Unknown	Unknown	Закрыто	30 марта 1990 г. ^[8]	АИКС PS/2 1.2
НонСтоп Страж ^{[т 4]}	Да	Да	Да	Да	Да	Да	Да	Закрыто	2018	НонСтоп ОС
Инферно	Нет	Нет	Нет	Да	Да	Да	Unknown	Открыть	4 марта 2015 г.	Родной, Windows , Irix , Linux , OS X , FreeBSD , Solaris , Plan 9
Керринесс	Да	Да	Да	Да	Unknown	Да	Unknown	Открыть	14 июня 2010 г.	Линукс 2.6.30
LinuxPMI ^{[т 5]}	Да	Да	Нет	Да	Нет	Нет	Unknown	Открыть	18 июня 2006 г.	Линукс 2.6.17
ЛОКУС ^{[т 6]}	Да	Unknown	Да	Да	Да	Да ^{[т 7]}	Unknown	Закрыто	1988	Родной
МОСИКС	Да	Да	Нет	Да	Нет	Нет	Unknown	Закрыто	24 октября 2017 г.	Линукс
openMosix ^{[т 8]}	Да	Да	Нет	Да	Нет	Нет	Unknown	Открыть	10 декабря 2004 г.	Линукс 2.4.26
Открытый общий корень ^{[т 9]}	Нет	Нет	Нет	Да	Нет	Нет	Да	Открыть	1 сентября 2011 г. ^[9]	Линукс
OpenSSI	Да	Нет	Да	Да	Да	Да	Да	Открыть	18 февраля 2010 г.	Linux 2.6.10 ( Debian , Fedora )
План 9	Нет ^[10]	Нет	Нет	Да	Да	Да	Да	Открыть	9 января 2015 г.	Родной
Спрайт	Да	Unknown	Нет	Да	Да	Нет	Unknown	Открыть	1992	Родной
Приливные масштабы	Да	Нет	Да	Да	Да	Да	Да	Закрыто	17 августа 2020 г.	Линукс , ФриБСД
ТруКластер	Нет	Unknown	Нет	Да	Нет	Нет	Да	Закрыто	1 октября 2010 г.	Тру64
VMSкластер	Нет	Нет	Да	Да	Да	Да	Да	Закрыто	25 января 2024 г.	OpenVMS
з/ВМ	Да	Нет	Да	Нет	Нет	Да	Unknown	Закрыто	16 сентября 2022 г.	Родной
Непрерывные кластеры UnixWare ^{[т 10]}	Да	Нет	Да	Да	Да	Да	Да	Закрыто	июнь 2000 г.	UnixWare

^ Многие Linux кластеры SSI на базе могут использовать виртуальный сервер Linux для реализации одного IP-адреса кластера.
^ Зеленый означает, что программное обеспечение активно разрабатывается.
^ Разработка Amoeba продолжается доктором Стефаном Боссе в лаборатории BSS. Архивировано 3 февраля 2009 г. в Wayback Machine.
^ Guardian90 TR90.8 на основе исследований и разработок Tandem Computers совместно с Андреа Борр на [1]
^ LinuxPMI является преемником openMosix.
^ LOCUS использовался для создания IBM AIX TCF.
^ LOCUS использовал именованные каналы для IPC.
^ openMosix был ответвлением MOSIX.
^ Open-Sharedroot — общий корневой кластер от ATIX.
^ UnixWare NonStop Clusters были основой для OpenSSI.

См. также

Бездисковый кластер с общим корнем
Диспетчер распределенных блокировок
Распределенный кеш
Параллельная виртуальная машина — альтернатива нескольким образам системы
Интерфейс передачи сообщений — альтернатива нескольким образам системы

Примечания

^ например, может потребоваться переместить длительно работающие процессы с узла, который необходимо закрыть на техническое обслуживание.
^ Контрольные точки особенно полезны в кластерах, используемых для высокопроизводительных вычислений , позволяя избежать потери работы в случае перезапуска кластера или узла.
^ «покидание кластера» часто является эвфемизмом для обозначения сбоя.

Ссылки

^ Пфистер, Грегори Ф. (1998), В поисках кластеров , Аппер-Сэддл-Ривер, Нью-Джерси: Prentice Hall PTR, ISBN 978-0-13-899709-0 , OCLC 38300954
^ Буйя, Раджкумар; Кортес, Тони; Джин, Хай (2001), «Образ единой системы» (PDF) , Международный журнал приложений для высокопроизводительных вычислений , 15 (2): 124, doi : 10.1177/109434200101500205 , S2CID 38921084
^ Хили, Филип; Линн, Тео; Барретт, Энда; Моррисон, Джон П. (2016), «Образ единой системы: обзор» (PDF) , Journal of Parallel and Distributed Computing , 90–91: 35–51, doi : 10.1016/j.jpdc.2016.01.004 , hdl : 10468/4932
^ Кулурис, Джордж Ф; Доллимор, Джин; Киндберг, Тим (2005), Распределенные системы: концепции и проектирование , Аддисон Уэсли, с. 223, ISBN 978-0-321-26354-4
^ Болоски, Уильям Дж.; Дрейвс, Ричард П.; Фицджеральд, Роберт П.; Фрейзер, Кристофер В.; Джонс, Майкл Б.; Ноблок, Тодд Б.; Рашид, Рик (05 мая 1997 г.), «Направления развития операционных систем на следующее тысячелетие», 6-й семинар по актуальным темам операционных систем (HotOS-VI) , Кейп-Код, Массачусетс, стр. 106–110, CiteSeerX 10.1.1.50 .9538 , номер doi : 10.1109/HOTOS.1997.595191 , ISBN 978-0-8186-7834-9 , S2CID 15380352 {{citation}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
^ Прабху, CSR (2009), Grid и кластерные вычисления , Phi Learning, стр. 256, ISBN 978-81-203-3428-1
^ Смит, Джонатан М. (1988), «Обзор механизмов миграции процессов» (PDF) , Обзор операционных систем ACM SIGOPS , 22 (3): 28–40, CiteSeerX 10.1.1.127.8095 , doi : 10.1145/47671.47673 , S2CID 6611633
^ «ОС AIX PS/2» .
^ «Репозиторий GitHub с открытым общим корнем» . Гитхаб .
^ Пайк, Роб; Пресотто, Дэйв; Томпсон, Кен; Трики, Ховард (1990), «План 9 от Bell Labs», В материалах летней конференции UKUUG 1990 г., стр. 8. Миграция процессов также намеренно отсутствует в Плане 9. {{citation}}: Отсутствует или пусто |title= ( помощь )

[11] Многие Linux кластеры SSI на базе могут использовать виртуальный сервер Linux для реализации одного IP-адреса кластера.

[12] Зеленый означает, что программное обеспечение активно разрабатывается.

[13] Разработка Amoeba продолжается доктором Стефаном Боссе в лаборатории BSS. Архивировано 3 февраля 2009 г. в Wayback Machine.

[15] Guardian90 TR90.8 на основе исследований и разработок Tandem Computers совместно с Андреа Борр на [1]

[16] LinuxPMI является преемником openMosix.

[17] LOCUS использовался для создания IBM AIX TCF.

[18] LOCUS использовал именованные каналы для IPC.

[19] Mosix был ответвлением MOSIX.

[20] Open-Sharedroot — общий корневой кластер от ATIX.

[23] UnixWare NonStop Clusters были основой для OpenSSI.

[8] например, может потребоваться переместить длительно работающие процессы с узла, который необходимо закрыть на техническое обслуживание.

[9] Контрольные точки особенно полезны в кластерах, используемых для высокопроизводительных вычислений , позволяя избежать потери работы в случае перезапуска кластера или узла.

[10] «покидание кластера» часто является эвфемизмом для обозначения сбоя.

[Pfister1998-1] Пфистер, Грегори Ф. (1998), В поисках кластеров , Аппер-Сэддл-Ривер, Нью-Джерси: Prentice Hall PTR, ISBN 978-0-13-899709-0 , OCLC 38300954

[Buyya2001-2] Буйя, Раджкумар; Кортес, Тони; Джин, Хай (2001), «Образ единой системы» (PDF) , Международный журнал приложений для высокопроизводительных вычислений , 15 (2): 124, doi : 10.1177/109434200101500205 , S2CID 38921084

[Healy2016-3] Хили, Филип; Линн, Тео; Барретт, Энда; Моррисон, Джон П. (2016), «Образ единой системы: обзор» (PDF) , Journal of Parallel and Distributed Computing , 90–91: 35–51, doi : 10.1016/j.jpdc.2016.01.004 , hdl : 10468/4932

[4] Кулурис, Джордж Ф; Доллимор, Джин; Киндберг, Тим (2005), Распределенные системы: концепции и проектирование , Аддисон Уэсли, с. 223, ISBN 978-0-321-26354-4

[5] Болоски, Уильям Дж.; Дрейвс, Ричард П.; Фицджеральд, Роберт П.; Фрейзер, Кристофер В.; Джонс, Майкл Б.; Ноблок, Тодд Б.; Рашид, Рик (05 мая 1997 г.), «Направления развития операционных систем на следующее тысячелетие», 6-й семинар по актуальным темам операционных систем (HotOS-VI) , Кейп-Код, Массачусетс, стр. 106–110, CiteSeerX 10.1.1.50 .9538 , номер doi : 10.1109/HOTOS.1997.595191 , ISBN 978-0-8186-7834-9 , S2CID 15380352 {{citation}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )

[6] Прабху, CSR (2009), Grid и кластерные вычисления , Phi Learning, стр. 256, ISBN 978-81-203-3428-1

[Smith1988-7] Смит, Джонатан М. (1988), «Обзор механизмов миграции процессов» (PDF) , Обзор операционных систем ACM SIGOPS , 22 (3): 28–40, CiteSeerX 10.1.1.127.8095 , doi : 10.1145/47671.47673 , S2CID 6611633

[14] «ОС AIX PS/2» .

[21] «Репозиторий GitHub с открытым общим корнем» . Гитхаб .

[22] Пайк, Роб; Пресотто, Дэйв; Томпсон, Кен; Трики, Ховард (1990), «План 9 от Bell Labs», В материалах летней конференции UKUUG 1990 г., стр. 8. Миграция процессов также намеренно отсутствует в Плане 9. {{citation}}: Отсутствует или пусто |title= ( помощь )

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[примечание 1]

[примечание 2]

[примечание 3]

[т 1]

[т 2]

[т 3]

[8]

[т 4]

[т 5]

[т 6]

[т 7]

[т 8]

[т 9]

[9]

[10]

[т 10]