ВОВКнОUС, 03 лекция (от 29 февраля)

Материал из eSyr's wiki.

Версия от 16:48, 29 февраля 2008; ESyr01 (Обсуждение | вклад)
(разн.) ← Предыдущая | Текущая версия (разн.) | Следующая → (разн.)
Перейти к: навигация, поиск

Сегодняшняя тема: как соединять компьютеры

На самом деле, слово компьютеры можно практически выкинуть, потому что проблема была известна до самих компьютеров.

  • Лектор стёр слово "компьютеров"*

Есть некий абстрактный Вася, есть некая абстрактная Маша. Вася хочет поговорить с машей. ля этого он использует телефон. Для этого он усиленно крутил ручку стартёра. Потом появились абстрактные Вовы, Кати и Пети. В результате у Васи на столе появляются N аппаратов. Это не очень хорошо. Потом появились коммутаторы. В результате телефон стал один, но появилась некая будка, равноудалённая ото всех, в которой сидит некая клава. У Клавы есть такой пультик (прямой коммутатор 5х5), где-то внутри этого пультика как-то хитро проходят провода так, что втыкание там, булавки в каждой из этих дырочек приводит к замыканию нужной паре проводо. Провода ведут все к Клаве. И когда кому-то надо позвонить, то он звонит Клаве, говорит, что хочет поговорить с вовой, и она соединяет. Но с ростом количества адонентов сложность коммутатора растёт слишком сильно. Другая проблема: есть такая конгломерация в одном месте, есть такая в другом. И им нужно общаться. Как это организовать? К будке с Клавой ведёт большое количество проводов от другой будки. Но проводов меньше, чем число абонентов. Теперь общение Васи с Леной. Возникает дополнительное звено, в том месте, откуда хотят позвонить, должна быть своя другая Клава, и они должны договориться, о том, какие будут замыкать штырьки. Понятно, возникнет проблема, если все пятеро захотят позвонить кому-то здесь. В данном случае, Клава скажет, что не может соединить всех пятерых в текущий момент. Сейчас такой проблемы нет, потому что телефонная связь устроена не совсем так. Вместо клавы неодушевлённое устройтсво, и выглядит всё по-другому: речь разбивается на фреймы и фреймы передаются отдельно. Возникает возможность говорить по 4 проводам пяти человекам. Когда голос не разбивается на кусочки --- коммутация канала, когда голос бъёётся на кусочки --- коммутация пакетов. Ещё одно преимущество коммутации пакетов: указывать адрес в пакете, а устройство посылает просто куда-то туда. Само устройство выглядит следующим образом: есть память, в память записываются пакетики

В компьютерной сети точно также есть коммутаторы и маршрутизаторы. В такой сети есть одно уязвимое место: если коммуттатор выходит из строя, то отсюда сюда не добраться никак. Соответственно, кроме такой схемы соединения существует другая схема соединения. Соответственно, есть другой вариант: есть такая материнская плата, у неё есть четрые коннектора такие устройства мы соединяем в сетку. Способ соединения таких штук задаёт некую топологию сетевых соединений.

Какие собственно характеристики топологии могут интересовать создателей сетей:

  • Средняя степень вершины
  • Среднее число транзитов
  • Максимальная длина транзита
  • Зависимость количества связей от количества узлов
  • Надёжность --- число связей, которое надо разорвать для того, чтобы граф стал несвязным (минимальное)
  • Масштабируемость --- число связей, которое нужно добавить при добавлении узлов в сеть при сохранении топологии

Примеры топологий

  • Линейная. Всё выстроено в ряд
    • Средняя степень вершины: 2
    • Среднее число транзитов: n/2
    • Максимальная длина транзита: n-1
    • Зависимость количества связей от количества узлов: (n-1)/n
    • Надёжность: 1
    • Масштабируемость: 1
  • Кольцо
    • Средняя степень вершины: 2
    • Среднее число транзитов: n/4
    • Максимальная длина транзита: n/2
    • Зависимость количества связей от количества узлов: n/n
    • Надёжность: 2
    • Масштабируемость: 1
  • Решётка. Очень нравится физикам и математикам, поскольку
    • Средняя степень вершины: 4
    • Среднее число транзитов: sqrt(n)
    • Максимальная длина транзита: k * sqrt(n)
    • Зависимость количества связей от количества узлов: 2kn/n
    • Надёжность: 2k-1
    • Масштабируемость: k * n^((k-1)/k)
  • Деревья с заданной степенью вершин. Топология дерево нужна для решения деревянных проблем
    • Средняя степень вершины: k
    • Среднее число транзитов: ...
    • Максимальная длина транзита: ...
    • Зависимость количества связей от количества узлов: ...
    • Надёжность: ...
    • Масштабируемость: ...
  • Пирамида. В разрезе представляет собой дерево. Отличается тем, что обычно направленная.
  • Тор. Это зацикленная решётка.

По поводу литературы: Королёв Л. Н. "Архитектура современных ЭВМ"

Домашнее задание: дозаполнить решёточку

Какие есть средства, чтобы организовывать интерконнекты кластеров:

  • Gigabit Ethernet. Самое дешёвое, самое доступное решение.
  • Mirynet. На время передачи пакета жёстко прокладывается маршрут. Наиболее дорогое оборудование --- миринетовские свичи.
  • SCI (Scali). Поддерживает такую шткуку, как MPI, на низком уровне. В случае с езернетом и мирынетом должен быть свич, тут же сеть на топологиях.
  • Infiniband. Очень быстрая сеть, которая использует прямой доступ к оперативной памяти. Считается, что втыкать карточку для infiniband в шину, более медленную, чем pci express, смысла нет, поскольку выигрыша не будет. Коммуникационное оборудование устроено довольно хитрым образом: есть некое количество свичей. Наиболее перспективная и дорогая топология.


Вопросы организации вычислительных кластеров на основе UNIX-серверов


01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11


Календарь

пт пт пт пт пт
Февраль
    15 22 29
Март
07 14 21 28
Апрель
04 11 18 25


Эта статья является конспектом лекции.

Эта статья ещё не вычитана. Пожалуйста, вычитайте её и исправьте ошибки, если они есть.
Личные инструменты
Разделы