CLUSTER CLUSTER COMPUTİNG COMPUTİNG

(KÜME (KÜME HESAPLAMA )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

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 İntel firmasının 4 çekirdekli işlemcisinin iç yapısıişlemcisinin 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 İ2-Simetrik Çok İssleme (Symmetric leme (Symmetric

multiprocessing, SMP)multiprocessing, SMP)

Bu yöntemde, bir bilgisayar sisteminde veriyolları ile bağlı Bu yöntemde, bir bilgisayar sisteminde veriyolları ile bağlı

bir hafızayı paylasan (shared memory) birden çok özdeş işlemci bir hafızayı paylasan (shared memory) birden çok özdeş işlemci

kullanımı esastır. Bugün yaygın olarak kullanılan SMP kullanımı esastır. Bugün yaygın olarak kullanılan SMP

mimarisidir. SMP sistemleri işlem için gerekli olan verinin mimarisidir. SMP sistemleri işlem için gerekli olan verinin

hafızanın neresinde olduğuna bakmaksızın herhangi bir anda hafızanın neresinde olduğuna bakmaksızın herhangi bir anda

yapılmasına imkan sunar. Fakat bu yöntemde birtakım veri yolu yapılmasına imkan sunar. Fakat bu yöntemde birtakım veri yolu

problemleri (bus contention) sebebiyle genellikle işlemci sayısı problemleri (bus contention) sebebiyle genellikle işlemci sayısı

bakımından sınırlıdır. Ölçeklenebilirliği yüksek değildir. Çok bakımından sınırlıdır. Ölçeklenebilirliği yüksek değildir. Çok

yüksek hızlara ihtiyaç duyan uygulamalarda yetersiz kalırlaryüksek hızlara ihtiyaç duyan uygulamalarda yetersiz kalırlar

Örnek SMP mimarisi

3-Da3-Dağğıtık Hesaplama (Distributed ıtık Hesaplama (Distributed

computing)computing)Dağıtık hesaplama yönteminde ise islem Dağıtık hesaplama yönteminde ise islem

parçaları, ağ (network) üzerinde birbirine bağlı isleme parçaları, ağ (network) üzerinde birbirine bağlı isleme

ünitelerine dağıtılır. Bağlantı bu sekilde ağ üzerinde ünitelerine dağıtılır. Bağlantı bu sekilde ağ üzerinde

olduğundan son derece ölçeklenebilir bir sistemdir. olduğundan son derece ölçeklenebilir bir sistemdir.

Dağıtık hesaplama sistemleri de kendi içinde üç ana Dağıtık hesaplama sistemleri de kendi içinde üç ana

kısma ayrılır:kısma ayrılır:

•Cluster Computing (Bilgisayar Kümeleri) Cluster Computing (Bilgisayar Kümeleri)

•Massive parallel processing (Güçlü Paralel Massive parallel processing (Güçlü Paralel

İşleme)İşleme)

•Grid computing (Izgara Hesaplama)Grid computing (Izgara Hesaplama)

CLUSTER COMPUTİNGBu yöntemde bilgisayarlar ağ üzerinde birbirine Bu yöntemde bilgisayarlar ağ üzerinde birbirine

bağlanarak tek bir bilgisayar gibi çalıştırılırlar. Bu bağlanarak tek bir bilgisayar gibi çalıştırılırlar. Bu

yöntemle birleştirilen bilgisayarların her biri bu ağdan yöntemle birleştirilen bilgisayarların her biri bu ağdan

bağımsız da çalışabilen (standalone) bilgisayarlardır. bağımsız da çalışabilen (standalone) bilgisayarlardır.

Bilgisayar kümelerinin en çok kullanılan tipi Beowulf Bilgisayar kümelerinin en çok kullanılan tipi Beowulf

kümeleridir. Beowulf kümelerinde günlük hayatta kümeleridir. Beowulf kümelerinde günlük hayatta

alışık olduğumuz bilgisayar kasaları, ethernet alışık olduğumuz bilgisayar kasaları, ethernet

kullanılarak TCP/IP üzerinden yerel alan ağı ile kullanılarak TCP/IP üzerinden yerel alan ağı ile

birbirine bağlanır. Dünyanın en hızlı ilk 500 bilgisayarı birbirine bağlanır. Dünyanın en hızlı ilk 500 bilgisayarı

içinde en çok kullanılan yöntem budur.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 BİLEŞENLERİBeowulf 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. Kullanıcı sistemle iletişim için sadece sunucu bilgisayarı kullanmaktadır.

DİNLEDİĞİNİZ İÇİN

TEŞEKKÜRLER…