CLUSTER COMPUTING (K

1
CLUSTER COMPUTING (KÜME HESAPLAMA )
HAZIRLAYAN Gökçen TEMIRCI 06260601
2

• PARALEL HESAPLAMA
• Paralel hesaplama, daha hizli sonuç almak için
  bir uygulamaya ait program parçalarinin birden
  fazla islemcide ayni anda çalistirilmasidir. Ag
  teknolojilerindeki hizli gelismeler paralel
  hesaplama için kolay edinilebilir ve ulasilabilir
  donanimlara izin vermektedir.
• Paralel hesaplama ile gelen ek yükler
• Islemcilerde fazladan geçen süre
• Iletisim ek yükü
• Senkronizasyon ek yükü
• Programin paralel olmayan/ olamayan parçalari

3

• Paralel hesaplama yöntemleri
• 1- Çok Çekirekli hesaplama (Multicore computing)
• Günümüzde de yayginlasan çok çekirdekli
  islemcilerin içerisinde birden fazla islemi
  (komut setini) ayni anda yapmaya izin veren
  birden fazla denetim birimi (çekirdek) vardir.
  Bu denetim birimleri ortak bellekleri
  kullanirlar.

4

• Intel firmasinin 4 çekirdekli islemcisinin iç
  yapisi

5

• Çok çekirdekli islemcilerde ki avantaji
  kullanabilecek bir isletim sistemi ve uygun
  kodlarla her bir çekirdek ayri bir islemci gibi
  kullanilabilir ve paralel hesaplama yapilabilir.
  Ancak bu sistemin bazi dezavantajlari da
  mevcuttur. Isletim sistemi ve bu isletim
  sisteminde kullanilan yazilimlar, bu
  islemcilerden maksimum verim alabilmek için, çok
  çekirdek mimarisini destekleyecek sekilde
  olmalidir.

6

• 2-Simetrik Çok Isleme (Symmetric
  multiprocessing, SMP)
• Bu yöntemde, bir bilgisayar sisteminde
  veriyollari ile bagli bir hafizayi paylasan
  (shared memory) birden çok özdes islemci
  kullanimi esastir. Bugün yaygin olarak kullanilan
  SMP mimarisidir. SMP sistemleri islem için
  gerekli olan verinin hafizanin neresinde olduguna
  bakmaksizin herhangi bir anda yapilmasina imkan
  sunar. Fakat bu yöntemde birtakim veri yolu
  problemleri (bus contention) sebebiyle genellikle
  islemci sayisi bakimindan sinirlidir.
  Ölçeklenebilirligi yüksek degildir. Çok yüksek
  hizlara ihtiyaç duyan uygulamalarda yetersiz
  kalirlar

7

• Örnek SMP mimarisi

8

• 3-Dagitik Hesaplama (Distributed computing)
• Dagitik hesaplama yönteminde ise islem
  parçalari, ag (network) üzerinde birbirine bagli
  isleme ünitelerine dagitilir. Baglanti bu sekilde
  ag üzerinde oldugundan son derece ölçeklenebilir
  bir sistemdir. Dagitik hesaplama sistemleri de
  kendi içinde üç ana kisma ayrilir
• Cluster Computing (Bilgisayar Kümeleri)
• Massive parallel processing (Güçlü Paralel
  Isleme)
• Grid computing (Izgara Hesaplama)

9
CLUSTER COMPUTING
Bu yöntemde bilgisayarlar ag üzerinde birbirine
baglanarak tek bir bilgisayar gibi
çalistirilirlar. Bu yöntemle birlestirilen
bilgisayarlarin her biri bu agdan bagimsiz da
çalisabilen (standalone) bilgisayarlardir.
Bilgisayar kümelerinin en çok kullanilan tipi
Beowulf kümeleridir. Beowulf kümelerinde günlük
hayatta alisik oldugumuz bilgisayar kasalari,
ethernet kullanilarak TCP/IP üzerinden yerel alan
agi ile birbirine baglanir. Dünyanin en hizli ilk
500 bilgisayari içinde en çok kullanilan yöntem
budur. Hesaplamada küme bilgisayar kullanimi 1994
senesinde NASAda Beowulf projesi ile
baslamistir. 16 Intel 486 DX4 islemci ethernet
ile baglanmistir.
10
Yüksek performansli hesaplama, artik küme
bilgisayarlarla hesaplama halini almistir. Küme
bilgisayar, birlikte çalismak üzere baglanmis
birden fazla sunucudan olusur. En önemli
dezavantaji kullaniciya tek sistem arayüzü
sunamamasidir.
11
Küme hesaplamanin tanimindan da belirtildigi
gibi kümeli sistem kullaniciya tek bir sistem
olarak görünmektedir fakat burada dikkat
edilmesi gereken sistemdeki tüm bilgisayarlarin
kullanicilarin kullanimina açik oldugudur. Ayrica
küme hesaplamada tüm bilgisayarlar dis dünyaya
açiktir. Bu tür sistemler için bir yerel aga
bagli NT is istasyonlari kümesi örnek olarak
verilebilir.
12
Küme hesaplamanin avantajlari 1-Birden çok
bilgisayarin kaynaklari kullanildigindan bir
bilgisayar sisteminin kullanilmasindan elde
edilebilecek çok daha yüksek seviyede basarim ve
islem gücü elde edilmesi küme hesaplamanin
sistemlerde kullanilmasini cazip kilan en önemli
özelliktir. 2-Küme hesaplama çökmelere karsi
etkin bir koruma sunmaktadir. Bir bilgisayarin
çökmesi durumunda o bilgisayara verilmis olan is
hemen baska bir bilgisayara yönlendirilerek
yapilmakta olan isin aksamasi önlenmektedir.
13
3- Kümeli sisteme bir bilgisayar dahil edilmek
istendigi zaman bu bilgisayarin isletim sistemi
sistemdeki diger bilgisayarlardan kopyalanarak
kurulabilmekte ve ufak ayar degisiklikleriyle bu
bilgisayar sisteme kolaca dahil
edilmektedir. Dezavantajlari 1- Küme hesaplamaya
tabi tutulacak sistemler dogalari geregi paralel
isleme uygun olmalilar ve bu tür uygulamalarin
sayisi oldukça sinirlidir. 2- Küme hesaplama
bilgisayar aglarinin gelismesi sonucu ortaya
çikmis bir hesaplama türüdür. Ancak küme
hesaplamadaki en büyük sorunlar ag iletisiminden
kaynaklanmaktadir.
14
BEOWULF Beowulf Ingiliz edebiyatinda ki bir
epik eserin kahramanidir. Bir bilgisayar sistemi
olarak Beowulf, ismini kökeninden esinlenerek
almistir. Beowulf düsük maliyetli, çok
bilgisayarli yapisi kullanicidan soyutlanmis,
yüksek basarimli bir süper bilgisayar sistemidir.
Bir beowulf sistemi bir ana sunucu bilgisayar,
gerekiyorsa uygun sayida ana sunucu bilgisayar ve
uygun sayida uç bilgisayardan olusur. Uç
bilgisayarlarin sayisi maliyet ve basarim
kistaslari için önemli bir parametredir. Bir
Beowulf sisteminde ki tüm uç bilgisayarlar dis
dünyadan erisime kapalidir. Beowulf sisteminin
tek bir bilgisayar sistemi gibi davranmasi,
çalismasi, görünmesi için kamasik ag alt yapisi
gelismis ve ayrintili yazilimlar ile kullanicidan
gizlenir.
15
BEOWULF SISTEMI IÇIN GEREKLI DONANIM BILESENLERI
Sunucu bilgisayarlar için ana islem birimi, ana
bellek gibi temel bilesenlere ek olarak ekran,
fare, klavye, CD-ROM ve disket sürücü
gerekmektedir ve bunlara ek olarak iki adet
Ethernet kartina ihtiyaç vardir. Biri sistem içi
digeri dis dünyayla baglantiyi saglayabilmek
için. Uç bilgisayarlarda ise temel bilesenlere ek
olarak disket sürücü gerekmektedir. Disket sürücü
hem ikincil bellek olarak hem de sistemi
baslatmak için kullanilir. Ayrica sistem içi
iletisimi saglamak için bir adet Ethernet kartina
da ihtiyaç vardir. Tüm bilgisayarlar arasi
iletisimi saglayabilmek için sisteme bir adet de
Ethernet anahtari dahil edilmelidir.
16

• GEREKLI YAZILIM BILESENLERI
• Beowulf sisteminde isletim sistemi olarak Linux
  seçilmistir. Isletim sistemi olarak Linux un
  tercih edilmesinde ki temel sebepler
• Tamamen ücretsiz olmasi
• Gelismis görev, bellek ve ag yönetimi saglamasi,
• Gelismis kütüphaneler ve program gelistirme
  araçlari
• saglamasi
• Grafik arayüzü sunmasi
• Ve de en güvenilir isletim sistemlerinden biri
  olmasi.
• Isletim sistemi olarak Windows NT veya Solaris
  gibi sistemlerde seçilebilir. Solaris gibi bir
  isletim sistemi güvenilir bir sistem olmasina
  karsin Beowulf sisteminin temel aldigi düsük
  maliyet ilkesine ters düstügü için Linux tercih
  edilmistir.

17
1 ana bilgisayar ve 5 uç bilgisayardan olusmus
bir Beowulf sistemi görülmektedir. Makinelere
atanan sistem için ip numaralari özel ip
numaralari oldugu görülmektedir. 10. ile baslayan
ip numaralari sadece yerel aglarda ve bu gibi
kapali sistemlerde tercih edilmektedir. Bu
sekilde sistem güvenligi bir parçada olsa
saglanmaktadir.
18
Asagida gerçek bir Beowulf sistemi olan Loki
görülmektedir. Kullanici sistemle iletisim için
sadece sunucu bilgisayari kullanmaktadir.
19
DINLEDIGINIZ IÇIN TESEKKÜRLER