基於Linux 的PC 集羣

基於Linux 的PC 集羣

摘　要:PC 機因爲其自身性能的限制,不可能用於大規模的科學計算中,速度和穩定性已經
成爲PC 更深層次應用的一大障礙. 隨着主要適用於PC 機的Linux 操做系統及其集羣技術的發
展,這一問題獲得了很好地解決,這就是採用基於Linux 的PC 集羣.

PC(我的計算機) ,相對於高級計算機,如:小型機、中型機、大型機來講,只有很是有限的
計算能力. 所以,在須要大量的科學計算或是網絡服務請求時,PC 就很難知足實際須要,這時
候每每要使用更高級的計算機. 可是,高級計算機的價格很是昂貴,配置起來成本過高,所以極
大的阻礙了一些單位計算能力或網絡服務能力的提升. 目前大都採用相對低級的計算機集羣
從而達到較高級計算機計算能力的方法. 集羣,就是由一些互相鏈接在一塊兒的計算機構成的一
個平行或分佈系統. 它們是一個完整的系統,既能夠同時處理許多不相關的事務,又能夠提供
統一的服務. 隨着計算機應用的日益普遍,PC 的價格已經大幅度的降低,同時其性能又有巨大
提升. 更快的CPU 、更大的內存、海量的硬盤,使PC 的應用更加深刻,許多單位已經在使用PC
作之前只有小型機才能作的工做. 特別是近年來,Linux 操做系統及其集羣技術的飛速發展,
基於Linux 的PC 集羣已經獲得了較大的應用,同時顯示出很是好的應用前景.
1 　基於Linux 的PC 的集羣
1. 1 　PC 集羣的特色
因爲PC 是市場發達、技術與熟的計算機產品,其穩定性雖然不能和高級計算機相比較,
但因爲價格低廉,使PC 集羣具備其獨特的特色:
價格便宜　PC 集羣的硬件徹底採用PC 機的硬件,在PC 市場發達的狀況下,很是容易購
買. 同時PC 集羣所採用的軟件是幾乎免費的Linux 操做系統以及附帶的大量的免費應用軟
件,更是大大的下降了集羣的軟件成本.
配置隨意　PC 集羣中的節點計算機是普通的PC 機,其各類硬件能夠根據實際須要隨意
地配置. 更因爲PC 很好的兼容性,還能夠選擇不一樣廠家生產的配件. 所以,不管是要求快速的
計算機能力仍是要求海量的存儲空間,都很容易實現. 集羣的規模也隨時根據實際須要進行更
改.
維護方便　雖然PC 集羣的各個節點是普通的PC 機,其穩定性不如高級的計算機,但由
於PC 機的價格便宜,一旦某個節點機出現硬件或軟件故障,則能夠用一臺徹底相同的備用節　點機替換出現故障的節點機,整個集羣能夠迅速從新投入使用. 故障機器的維修也很是方便,
所須要的配件隨時可購買、替換. 機器維修好之後,還能夠繼續充當備用節點機.
1. 2 　PC 集羣的硬件
PC 集羣的硬件配置分爲節點機硬件配置和網絡配置. 節點機的硬件配置和普通的PC 機
沒有很大區別. 因爲其用於集羣的特殊性,只需配置主板、CPU 、內存、網卡,連硬盤均可以根據
實際須要選擇配用. 這能夠極大的下降集羣的硬件成本. 除了普通節點機外,還須要有主控節
點機. 主控節點機相對來講配置要高一些,配置也要更齊全. 對於網絡配置來講,要求可能要高
一些. 因爲考慮到系統的速度,整個集羣的網絡應該是百兆網或是千兆網. 此外,還須要一臺高
速的交換機用於內部的數據交換. 若是對外服務,還須要一個節點充當路由器,負責兩個網絡
的鏈接. 在這種狀況下,集羣內的IP 地址通常使用內部IP ,對外使用統一的IP 地址. 至於網
絡的拓撲結構,能夠根據集羣的須要自由採用. 通常狀況下以太網應該能知足大部分的須要.
1. 3 　PC 集羣的軟件
PC 集羣採用Linux 操做系統. Linux 主要是由自由程序員維護的,它具備良好的穩定性
和安全性. 同時它真正的多任務模式以及很是強大的網絡通訊功能,很是適合於集羣的應用環
境. 正是Linux 的發展,才更快地推進了PC 集羣的發展. Linux 是個幾乎免費的操做系統,任
何人均可以經過多種途徑獲得它. 同時因爲Linux 是個源代碼開放的系統,任何人均可以根據
本身的實際須要對它進行修改以知足本身的須要,使整個集羣的系統軟件和應用軟件更有效
地工做. 還有很是重要的一點是,只須要不多的費用甚至不須要任何費用,就能夠得到應用於
Linux 的很是豐富的應用軟件庫. 並且,Linux 具備很是完善的開發環境,能夠根據實際須要開
發本身的應用軟件. 這一切,都將在保證軟件的有用性和可靠性的同時大大下降集羣的軟件成
本.
2 　PC 集羣的工做原理和應用
2. 1 　PC 集羣的工做原理
集羣的技術基礎是實現負載均衡. 負載均衡的基本思想是把原本施加於一臺機器的服務
請求,根據某種算法,儘量的把服務平均地分配到多臺機器,使服務在儘量短的時間以內
完成. 根據PC 集羣的特色,大都採用流量分發的方法實現負載均衡. 這是一種效率高,集羣結
構相對簡單負載均衡實現方法. 其基本工做原理是:
全部的服務請求先聚集到集羣的主控節點,主控節點根據所管理的所有集羣工做節點的
處理能力和現狀決定將服務請求分發給哪一個集羣工做節點. 當某個集羣工做節點發生硬件或
軟件故障時,主控節點可以自動地檢測到並中止向這個集羣工做節點分發服務請求. 這樣,既
提升了系統的性能和處理能力,又很好的提升系統的可用性.
因爲主控節點在集羣中的重要性,有必要對主控節點進行冗餘配置,甚至是對主控節點作
一個子集羣,這樣就能夠消除因爲主控節點的單一性帶來的單一故障點.
典型的PC 集羣拓撲結構以下:
交換機
主控節點
從控節點
工做節點1
Internet 路由器
工做節點N
…

2. 2 　PC 集羣的應用 基於Linux 的PC 集羣幾乎能夠運用於全部科學研究和商務應用. 目前主要有如下幾種 類型: 應用程序切換　當集羣中的某個工做節點出現故障時,其它工做節點進行應用程序一級 的切換. 全部工做節點在正常狀況下均可以獨立的對外提供本身的服務. 在服務請求量不是很 大的狀況下,一個集羣能夠保證多個應用程序的切換. 並行計算　主要依靠任務分發、進程通訊等方法實現大規模的、並行的科學計算. 這在科 研開發中起了很是重要的做用. 用於這種環境的集羣,其規模通常都比較大. 在保證集羣穩定 性可靠性的前提下,明顯地突出了PC 集羣的成本優點. 動態的負載均衡　全部的集羣工做節點提供相同的服務,經過主控節點流量分發,實現單 個應用程序的負載均衡,提供了高可用性. 現階段,以動態均衡爲目的的集羣在商務應用中非 常普遍. 因而可知,成本低廉、可靠性高的基於Linux 的PC 集羣,能夠在很大程序上知足許多對 計算機系統要求比較高的單位須要. 雖然高級計算機的集羣技術已經發展了不少年,可是PC 的集羣仍是比較新的技術,不是 很是的完善,還有不少能夠發展的地方,必將而且已經出現了新的發展,如集羣分層處理技術。 PC Integrity Based on Linux WANG Hui2zhen ( Gannan Teacher’s College , Ganz hou 341000 , China) Abstract :Owing to the limitation of PC Computer features ,it is impossible to do scientific calculation on large scale. The speed and stability is a deeper obstalle to PC application. With the development of Linux operation and its integrity technology ,the obstacle will be overcomed by the PC integrity based on Linux. Key words :PC; linux ;integrity