linux 集群體系結構02

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1、下載第2章多處理器體系結構本章簡介¥供選擇的計算機結構¥多處理器分類¥緊密耦合與松散耦合的多處理器¥分布式共享存儲器系統(tǒng)¥集群體系結構¥硬件選擇¥軟件選擇¥性能問題¥我們的集群系統(tǒng)的體系結構¥深入閱讀集群體系結構是從哪里來的?它是如何發(fā)展的?本章描述了幾種多處理器,從典型多處理器命名慣例和其擴展開始,以一個獨特而關鍵的設計結束,這個設計更著重系統(tǒng)的軟件而不是其硬件。集群體系結構是思維變化的副產品—一種新的范型。本章討論集群體系結構必須考慮到很多硬件和軟件選擇。本章還描述一些事務處理系統(tǒng)性能的問題。本章的末尾討論為什么集群計算

2、機最適合我們的目的并且介紹我們的范例系統(tǒng)。本書中介紹的集群計算機稱為多計算機。它得到這個名字是因為它由多臺通過通信網絡相互連接的單獨計算機系統(tǒng)構成。這些計算機中的每一臺都運行必須通過網絡與其他計算機進行通信的進程,它們在一起工作,表現(xiàn)為第1章“Linux集群計算機基礎”中描述的單一系統(tǒng)鏡像。大多數(shù)多處理器只能由計算機制造廠商制造。但是,多計算機可以用現(xiàn)有可用組件和某些自定義軟件構造。經過適當?shù)卣{節(jié),通過使用重疊技術它可以勝過同等能力的單一計算機,重10第第Linux集群體系結構下載疊技術就是利用很多事務處理和超級計算機應用中

3、的固有并行度。讓我們從典型多處理器體系結構的概述開始,接下來是你在本書以后章節(jié)中將設計和構造的集群系統(tǒng)的趨勢。2.1可供選擇的計算機結構按照字面意義,計算機的體系結構就是:它是如何構造的。為了了解計算機體系結構會有什么不同,需要了解計算機內部的構造塊,比如圖2-1中顯示的典型臺式計算機。CPURAMI/O數(shù)據(jù)總線輸出端口算術和邏輯指令和數(shù)據(jù)指令處理器端口輸入單處理器圖2-1單處理器—一臺典型的計算機及其三個組成部分典型計算機的三個功能單元(見圖2-1)是指令處理、存儲和I/O,定義如下:¥處理功能包括指令執(zhí)行、算術/邏輯操作

4、和存儲器數(shù)據(jù)訪問。這些功能屬于處理功能,因為中央處理單元(即CPU)通常完成所有這些功能。¥存儲功能是記憶數(shù)據(jù),它通過物理存儲器及其相關硬件完成。存儲器是數(shù)據(jù)從外部引入之后存儲的地方,在這里數(shù)據(jù)被運行的進程創(chuàng)建或者改變,而且在這里數(shù)據(jù)為了傳輸?shù)酵獠慷蝗〕?。¥I/O功能是在物理存儲器和計算機的外部設備(例如到軟盤)之間通過I/O端口傳輸數(shù)據(jù)的過程。通過設計具有多種這些基本組成部分的計算機就可能產生不同種類的計算機體系結構。重疊(或者并行)是在同一時間內做兩件或者更多工作的能力。不必過于驚訝,指令執(zhí)行的重疊可以通過擁有多個CP

5、U來實現(xiàn)。存儲器訪問的重疊可以通過擁有多個存儲器數(shù)據(jù)總線來實現(xiàn),而I/O重疊可以通過多個I/O端口來實現(xiàn)。讓我們首先集中討論多個CPU,因為這是多處理器的本質。第2章第多處理器體系結構第第11下載多個CPU重疊計算機內CPU的數(shù)目和它們是如何相互連接的是多處理器命名慣例的基礎?,F(xiàn)有四種多處理器形式,代表了CPU和物理存儲器組合為計算機的四種方式。1.單處理器單處理器在字面上是僅僅包含一個CPU的單一處理器的計算機,例如圖2-1中顯示的系統(tǒng)。計算機在物理存儲器中存儲指令和數(shù)據(jù),物理存儲器也稱為隨機存儲器,或者RAM。對通過輸入

6、/輸出(I/O)設備在計算機存儲器中寫入和取出信息有一些規(guī)定,這是由操作系統(tǒng)(即OS)支持的。2.多處理器多處理器(MP)有兩個或者更多的處理器,但是只有單一的、共享的存儲器,這個存儲器可以被任何CPU訪問,如圖2-2所示。有了多個CPU,就可以同時運行多個程序。這就允許并行執(zhí)行,前提是OS支持這一特性。然而,這是一柄雙刃劍。你必須謹慎地編寫這些機器的程序,要考慮到兩條指令可能同時把變量設置為不同的值?。◤募夹g上講,兩條指令中只有一個會首先發(fā)生;哪一條指令起作用依賴于與物理存儲器相關聯(lián)的線路和邏輯,但是這一層次的細節(jié)超出了本

7、書的范圍。)你可以(也應該)通過使用信號量來保護MP上的共享數(shù)據(jù),這會在下一章中討論。CPU0CPU1CPUN數(shù)據(jù)總線RAM:指令和數(shù)據(jù)圖2-2多處理器—數(shù)個CPU和單一存儲器進行交互3.陣列處理器陣列處理器是擁有很多單處理器的專門用途的計算機,每個處理器都有自己的物理存儲器區(qū)域,如圖2-3所示。這種機器的好處是它擁有同時在其所有處理器上運行相同指令的能力。例如,考慮一條ADD指令。要相加的兩個數(shù)值以地址偏移量的形式指定進每個處理器的存儲器區(qū)域。程序給陣列中每個處理器相同的ADDAtoB指令,但是每個存儲器區(qū)域在其A和B偏移

8、量上有不同的數(shù)值。12第第Linux集群體系結構下載控制器指令底板CPU0CPU1CPUN數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)A[0],B[0]A[1],B[1]A[n],B[n]圖2-3陣列處理器—數(shù)個CPU和專門用途的存儲器進行交互在大多數(shù)程序語言中一系列數(shù)值被稱為陣列,如此有了陣列處理器的名稱。數(shù)學家稱一系

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