CLUSTER COMPUTİNG (KÜME HESAPLAMA ) HAZIRLAYAN : Gökçen TEMİRCİ 06260601

PARALEL HESAPLAMA Paralel hesaplama, daha hızlı sonuç almak için bir uygulamaya ait program parçalarının birden fazla işlemcide aynı anda çalıştırılmasıdır. Ağ teknolojilerindeki hızlı gelişmeler paralel hesaplama için kolay edinilebilir ve ulaşılabilir donanımlara izin vermektedir. Paralel hesaplama ile gelen ek yükler: İşlemcilerde fazladan geçen süre İletişim ek yükü Senkronizasyon ek yükü Programın paralel olmayan/ olamayan parçaları

1- Çok Çekirekli hesaplama (Multicore computing) Paralel hesaplama yöntemleri: 1- Çok Çekirekli hesaplama (Multicore computing) Günümüzde de yaygınlaşan çok çekirdekli işlemcilerin içerisinde birden fazla işlemi (komut setini) aynı anda yapmaya izin veren birden fazla denetim birimi (“çekirdek”) vardır. Bu denetim birimleri ortak bellekleri kullanırlar.

İntel firmasının 4 çekirdekli işlemcisinin iç yapısı

Çok çekirdekli işlemcilerde ki avantajı kullanabilecek bir işletim sistemi ve uygun kodlarla her bir çekirdek ayrı bir işlemci gibi kullanılabilir ve paralel hesaplama yapılabilir. Ancak bu sistemin bazı dezavantajları da mevcuttur. İşletim sistemi ve bu işletim sisteminde kullanılan yazılımlar, bu işlemcilerden maksimum verim alabilmek için, çok çekirdek mimarisini destekleyecek şekilde olmalıdır.

2-Simetrik Çok İsleme (Symmetric multiprocessing, SMP) Bu yöntemde, bir bilgisayar sisteminde veriyolları ile bağlı bir hafızayı paylasan (shared memory) birden çok özdeş işlemci kullanımı esastır. Bugün yaygın olarak kullanılan SMP mimarisidir. SMP sistemleri işlem için gerekli olan verinin hafızanın neresinde olduğuna bakmaksızın herhangi bir anda yapılmasına imkan sunar. Fakat bu yöntemde birtakım veri yolu problemleri (bus contention) sebebiyle genellikle işlemci sayısı bakımından sınırlıdır. Ölçeklenebilirliği yüksek değildir. Çok yüksek hızlara ihtiyaç duyan uygulamalarda yetersiz kalırlar

Örnek SMP mimarisi

3-Dağıtık Hesaplama (Distributed computing) Dağıtık hesaplama yönteminde ise islem parçaları, ağ (network) üzerinde birbirine bağlı isleme ünitelerine dağıtılır. Bağlantı bu sekilde ağ üzerinde olduğundan son derece ölçeklenebilir bir sistemdir. Dağıtık hesaplama sistemleri de kendi içinde üç ana kısma ayrılır: Cluster Computing (Bilgisayar Kümeleri) Massive parallel processing (Güçlü Paralel İşleme) Grid computing (Izgara Hesaplama)

CLUSTER COMPUTİNG Bu yöntemde bilgisayarlar ağ üzerinde birbirine bağlanarak tek bir bilgisayar gibi çalıştırılırlar. Bu yöntemle birleştirilen bilgisayarların her biri bu ağdan bağımsız da çalışabilen (standalone) bilgisayarlardır. Bilgisayar kümelerinin en çok kullanılan tipi Beowulf kümeleridir. Beowulf kümelerinde günlük hayatta alışık olduğumuz bilgisayar kasaları, ethernet kullanılarak TCP/IP üzerinden yerel alan ağı ile birbirine bağlanır. Dünyanın en hızlı ilk 500 bilgisayarı içinde en çok kullanılan yöntem budur. Hesaplamada küme bilgisayar kullanımı 1994 senesinde NASA’da Beowulf projesi ile başlamıştır. 16 Intel 486 DX4 işlemci ethernet ile bağlanmıştır.

Yüksek performanslı hesaplama, artık küme bilgisayarlarla hesaplama halini almıştır. Küme bilgisayar, birlikte çalışmak üzere bağlanmış birden fazla sunucudan oluşur. En önemli dezavantajı kullanıcıya tek sistem arayüzü sunamamasıdır.

Küme hesaplamanın tanımından da belirtildiği gibi kümeli sistem kullanıcıya tek bir sistem olarak görünmektedir; fakat burada dikkat edilmesi gereken sistemdeki tüm bilgisayarların kullanıcıların kullanımına açık olduğudur. Ayrıca küme hesaplamada tüm bilgisayarlar dış dünyaya açıktır. Bu tür sistemler için bir yerel ağa bağlı NT iş istasyonları kümesi örnek olarak verilebilir.

Küme hesaplamanın avantajları : 1-Birden çok bilgisayarın kaynakları kullanıldığından bir bilgisayar sisteminin kullanılmasından elde edilebilecek çok daha yüksek seviyede başarım ve işlem gücü elde edilmesi küme hesaplamanın sistemlerde kullanılmasını cazip kılan en önemli özelliktir. 2-Küme hesaplama çökmelere karşı etkin bir koruma sunmaktadır. Bir bilgisayarın çökmesi durumunda o bilgisayara verilmiş olan iş hemen başka bir bilgisayara yönlendirilerek yapılmakta olan işin aksaması önlenmektedir.

3- Kümeli sisteme bir bilgisayar dahil edilmek istendiği zaman bu bilgisayarın işletim sistemi sistemdeki diğer bilgisayarlardan kopyalanarak kurulabilmekte ve ufak ayar değişiklikleriyle bu bilgisayar sisteme kolaca dahil edilmektedir. Dezavantajları: 1- Küme hesaplamaya tabi tutulacak sistemler doğaları gereği paralel işleme uygun olmalılar ve bu tür uygulamaların sayısı oldukça sınırlıdır. 2- Küme hesaplama bilgisayar ağlarının gelişmesi sonucu ortaya çıkmış bir hesaplama türüdür. Ancak küme hesaplamadaki en büyük sorunlar ağ iletişiminden kaynaklanmaktadır.

BEOWULF Beowulf İngiliz edebiyatında ki bir epik eserin kahramanıdır. Bir bilgisayar sistemi olarak Beowulf, ismini kökeninden esinlenerek almıştır. Beowulf düşük maliyetli, çok bilgisayarlı yapısı kullanıcıdan soyutlanmış, yüksek başarımlı bir süper bilgisayar sistemidir. Bir beowulf sistemi bir ana sunucu bilgisayar, gerekiyorsa uygun sayıda ana sunucu bilgisayar ve uygun sayıda uç bilgisayardan oluşur. Uç bilgisayarların sayısı maliyet ve başarım kıstasları için önemli bir parametredir. Bir Beowulf sisteminde ki tüm uç bilgisayarlar dış dünyadan erişime kapalıdır. Beowulf sisteminin tek bir bilgisayar sistemi gibi davranması, çalışması, görünmesi için kamaşık ağ alt yapısı gelişmiş ve ayrıntılı yazılımlar ile kullanıcıdan gizlenir.

BEOWULF SİSTEMİ İÇİN GEREKLİ DONANIM BİLEŞENLERİ Sunucu bilgisayarlar için ana işlem birimi, ana bellek gibi temel bileşenlere ek olarak ekran, fare, klavye, CD-ROM ve disket sürücü gerekmektedir ve bunlara ek olarak iki adet Ethernet kartına ihtiyaç vardır. Biri sistem içi diğeri dış dünyayla bağlantıyı sağlayabilmek için. Uç bilgisayarlarda ise temel bileşenlere ek olarak disket sürücü gerekmektedir. Disket sürücü hem ikincil bellek olarak hem de sistemi başlatmak için kullanılır. Ayrıca sistem içi iletişimi sağlamak için bir adet Ethernet kartına da ihtiyaç vardır. Tüm bilgisayarlar arası iletişimi sağlayabilmek için sisteme bir adet de Ethernet anahtarı dahil edilmelidir.

GEREKLİ YAZILIM BİLEŞENLERİ Beowulf sisteminde işletim sistemi olarak Linux seçilmiştir. İşletim sistemi olarak Linux’ un tercih edilmesinde ki temel sebepler: Tamamen ücretsiz olması Gelişmiş görev, bellek ve ağ yönetimi sağlaması, Gelişmiş kütüphaneler ve program geliştirme araçları sağlaması Grafik arayüzü sunması Ve de en güvenilir işletim sistemlerinden biri olması. İşletim sistemi olarak Windows NT veya Solaris gibi sistemlerde seçilebilir. Solaris gibi bir işletim sistemi güvenilir bir sistem olmasına karşın Beowulf sisteminin temel aldığı düşük maliyet ilkesine ters düştüğü için Linux tercih edilmiştir.

1 ana bilgisayar ve 5 uç bilgisayardan oluşmuş bir Beowulf sistemi görülmektedir. Makinelere atanan sistem için ip numaraları özel ip numaraları olduğu görülmektedir. 10. ile başlayan ip numaraları sadece yerel ağlarda ve bu gibi kapalı sistemlerde tercih edilmektedir. Bu şekilde sistem güvenliği bir parçada olsa sağlanmaktadır.

Aşağıda gerçek bir Beowulf sistemi olan Loki görülmektedir Aşağıda gerçek bir Beowulf sistemi olan Loki görülmektedir. Kullanıcı sistemle iletişim için sadece sunucu bilgisayarı kullanmaktadır.

DİNLEDİĞİNİZ İÇİN TEŞEKKÜRLER…