Kvazi-opportunistik superkompyuter - Quasi-opportunistic supercomputing

Odatda markazlashtirilgan superkompyuter markazi NASA Ames, 100 dan ortiq shkaflar bilan jihozlangan, har birida ko'plab protsessorlar joylashgan bo'lib, bir xonada jami 14000 ga yaqin o'zaro bog'liq protsessorlar mavjud.[1] Boshqa tomondan, a tarqatildi tizim (masalan. BOINC ) har doim mavjud bo'lganda Internetda o'n minglab shaxsiy kompyuterlardan fursat sifatida foydalanishi mumkin.[2]

Kvazi-opportunistik superkompyuter uchun hisoblash paradigmasi superkompyuter ko'p sonli geografik jihatdan tarqatadigan kompyuterlar.[3] Kvazi-fursatparvar superkompyuterlar xizmat sifatiga qaraganda yuqori sifatli xizmat ko'rsatishni maqsad qilgan resurslarni taqsimlash.[4]

Kvazportinistik yondashuv ko'pincha turli xil egalikdagi kompyuterlarni ishonchli va ishonchliligiga erishish uchun muvofiqlashtiradi xatolarga chidamli fursatdan ko'ra ko'proq boshqarish bilan yuqori ishlash kompyuter tarmoqlari bunda hisoblash resurslaridan foydalanish imkoniyati mavjud bo'lganda foydalaniladi.[3]

"Fursat o'yini tuzish" yondashuvi vazifalarni rejalashtirish kompyuter tarmoqlarida bu oddiyroq, chunki u vazifalarni faqat ma'lum bir vaqtda mavjud bo'lishi mumkin bo'lgan barcha manbalarga mos keladi va bu kabi superkompyuter dasturlarini talab qiladi. ob-havo simulyatsiyasi yoki suyuqlikning hisoblash dinamikasi qisman ko'p miqdordagi vazifalarni ishonchli pastki topshirishdagi to'siqlar hamda ma'lum bir vaqtda resurslarning ishonchli mavjudligi tufayli etib bo'lmaydigan bo'lib qoldi.[5][6]

Kvazi-fursatchi yondashuv tarmoq taqsimotida resurslarni taqsimlash bo'yicha bitimlar tuzish orqali kompyuter tarmoqlarida talab qilinadigan dasturlarning bajarilishini ta'minlaydi; va xatolarga chidamli Xabar mavhum ravishda asosiy resurslarning ishdan chiqishiga qarshi himoya qiladi va shu bilan bir qator fursatparastlikni saqlaydi, shu bilan birga yuqori darajadagi nazoratni ta'minlaydi.[3]

Tarmoqlar bo'yicha imkoniyatli superkompyuter

Ning umumiy printsipi tarmoqli hisoblash bitta vazifani hal qilish uchun turli xil ma'muriy domenlardan taqsimlangan hisoblash resurslaridan foydalanish imkoniyati mavjud bo'lganda foydalanish. An'anaga ko'ra, ko'pgina tarmoq tizimlari vazifalarni rejalashtirish Vazifalar ma'lum bir vaqtda mavjud bo'lishi mumkin bo'lgan barcha narsalarga mos keladigan "fursatlarga mos kelish" yondashuvidan foydalanib.[5]

Ko'pgina shaxsiy kompyuterlarni tarmoq orqali bog'laydigan taqsimlangan hisoblash tizimining geografik jihatdan tarqalishining namunaviy arxitekturasi

BOINC, da ishlab chiqilgan Berkli Kaliforniya universiteti a misolidir ko'ngilli, opportunistik panjara hisoblash tizimi.[2] Ga asoslangan ilovalar BOINC Internet tarmog'iga ulangan yarim millionga yaqin kompyuterdan foydalanib, ko'ngillilar uchun resurslar mavjud bo'lganda, ko'p petaflop darajalariga erishildi.[7] Boshqa tizim, @ Home katlanmoqda BOINC-ga asoslanmagan hisoblaydi oqsilni katlama o'z ichiga olgan mijozlardan foydalangan holda 8,8 petaflopsga etdi GPU va PlayStation 3 tizimlar.[8][9][2] Biroq, ushbu natijalar TOP500 reytinglar, chunki ular umumiy maqsadga muvofiq emas Linpack benchmark.

Grid hisoblash uchun asosiy strategiya - foydalanish o'rta dastur dasturning qismlarini tarmoqdagi turli xil kompyuterlar o'rtasida taqsimlaydi.[10] Umumiy bo'lsa-da tarmoqli hisoblash vazifalarni parallel bajarishda muvaffaqiyat qozondi, ob-havo simulyatsiyasi yoki kabi superkompyuter dasturlarini talab qilmoqda suyuqlikning hisoblash dinamikasi qisman ko'p miqdordagi vazifalarni ishonchli pastki topshirishdagi to'siqlar hamda ma'lum bir vaqtda resurslarning ishonchli mavjudligi tufayli etib bo'lmaydigan bo'lib qoldi.[2][10][9]

Fursatparast Internet PrimeNet Server qo'llab-quvvatlaydi GIMPS, 1997 yildan buyon tadqiqotlar olib boradigan dastlabki elektr hisoblash loyihalaridan biri Mersenne bosh vaziri raqamlar. 2011 yil may oyidan boshlab, GIMPS tomonidan tarqatilgan tadqiqotlar hozirda ko'ngillilarga asoslangan hisoblash loyihasi sifatida 60 ga yaqin teraflopga erishmoqda.[11] Hisoblash resurslaridan foydalanish "ko'ngilli tarmoqlar "GIMPS kabi odatda shunchaki fursatparast: taqsimlangan kompyuterlarga tegishli bo'lgan geografik jihatdan har qachongidan ham o'z hissasini qo'shmoqda, har qanday vaqtda har qanday manbalardan foydalanish mumkinligi to'g'risida hech qanday majburiyatlar mavjud emas. Shunday qilib, gipotetik ravishda, agar ko'plab ko'ngillilar o'zlari bilmagan holda o'zlarining kompyuterlarini almashtirishga qaror qilsalar. kompyuterlar ma'lum bir kun o'chirilsa, tarmoq resurslari sezilarli darajada kamayadi.[12][2][9] Bundan tashqari, foydalanuvchilar juda ko'p sonli fursatchi hisoblash manbalarini oqilona ishlashga imkon beradigan tarzda tashkil qilish juda qimmatga tushadi. yuqori samarali hisoblash.[12][13]

Hisoblash resurslarini kvaziy nazorati

An ning vakili atmosfera modeli bilan differentsial tenglamalar superkompyuter imkoniyatlarini talab qiladigan

Yuqori samarali hisoblash uchun ko'proq tuzilgan panjara misoli DEIZA, tomonidan tashkil etilgan superkompyuter loyihasi Evropa hamjamiyati Evropaning etti mamlakatida kompyuterlardan foydalanadigan.[14] DEISA doirasida bajariladigan dasturning turli qismlari turli mamlakatlarda joylashgan turli xil egalik va ma'muriyat ostida bo'lgan kompyuterlarda ishlashi mumkin bo'lsa-da, shunchaki fursatparast yondashuvga qaraganda ko'proq nazorat va muvofiqlashtirish mavjud. DEISA ikki darajali integratsiya sxemasiga ega: "ichki daraja" bir-biri bilan chambarchas bog'langan yuqori ko'rsatkichlardan iborat kompyuter klasterlari o'xshash operatsion tizimlar va rejalashtirish mexanizmlarini birgalikda ishlatadigan va ta'minlaydigan bir hil hisoblash atrof-muhit; "tashqi daraja" esa quyidagilardan iborat heterojen tizimlar superkompyuter qobiliyatiga ega.[15] Shunday qilib, DEISA foydalanuvchilarga biroz boshqariladigan, ammo tarqoq yuqori samarali hisoblash xizmatlarini taqdim etishi mumkin.[15][16]

Kvazportinistik paradigma taqsimlangan resurslarga vazifalar berilishi va tarmoq ichidagi tizimlarning mavjudligi uchun oldindan kelishilgan stsenariylardan foydalanish ustidan ko'proq nazoratga erishish orqali buni bartaraf etishga qaratilgan. Tarmoqlarda talab qilinadigan parallel hisoblash dasturlarini kvazi-fursatchi taqsimlangan bajarilishi tarmoqni taqsimlash bo'yicha kelishuvlarni, birgalikda taqsimlash quyi tizimlarini, aloqa topologiyasidan xabardor bo'lgan taqsimlash mexanizmlarini, kutubxonalardagi xatolarga yo'l qo'yadigan xabarlarni va ma'lumotlarni oldindan sozlashni amalga oshirishga qaratilgan.[17] Ushbu yondashuvda, xatolarga chidamli xabarlarni uzatish asosiy resurslarning ishdan chiqishiga qarshi mavhum himoya qilish uchun juda muhimdir.[3]

Kvazportinistik yondashuv chegaradan tashqariga chiqadi ko'ngilli hisoblash kabi yuqori taqsimlangan tizimlarda BOINC yoki umumiy tarmoqli hisoblash kabi tizimda Globus ruxsat berish orqali o'rta dastur Fortran yoki C kabi tillarda mavjud bo'lgan dasturlarni bir nechta hisoblash resurslari o'rtasida taqsimlash uchun ko'plab hisoblash klasterlariga deyarli uzluksiz kirishni ta'minlash.[3]

Kabi kvazi-opportunistik yondashuvning asosiy tarkibiy qismi Qoscos Grid, bu ma'lum bir superkompyuter ma'muriyati saytlari o'rtasidagi kelishuvlar asosida ta'minlanadigan iqtisodiy asoslangan resurslarni taqsimlash modeli. Altruizmga tayanadigan ko'ngillilar tizimidan farqli o'laroq, muayyan turdagi vazifalarni bajarish uchun shartnoma shartlari belgilanadi. Ammo kelgusi hisob-kitoblar orqali hisob-kitoblar qaytarib beriladigan "tit-for-tat" paradigmalari superkompyuter dasturlari uchun mos emas va ulardan qochish mumkin.[18]

Kvazportunistik yondashuvning boshqa muhim tarkibiy qismi ishonchli hisoblanadi xabar o'tmoqda tarqatilgan ta'minlash uchun tizim nazorat punktini qayta boshlash kompyuter texnikasi yoki tarmoqlari muqarrar ravishda ishlamay qolganda mexanizmlar.[18] Shu tarzda, agar katta miqdordagi hisoblashning bir qismi ishlamay qolsa, butun ishlashni tark etmaslik kerak, lekin oxirgi saqlangan nazorat punktidan qayta boshlash mumkin.[18]

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

  1. ^ NASA veb-sayti
  2. ^ a b v d e Parallel va taqsimlangan hisoblash intellekti Frantsisko Fernandes de Vega tomonidan 2010 yil ISBN  3-642-10674-9 65-68 betlar
  3. ^ a b v d e Tarmoqlarda kvazi-opportunistik superkompyuter Valentin Kravtsov, Devid Karmeli, Verner Dubitskiy, Ariel Orda, Assaf Shuster, Benni Yoshpa, IEEE Xalqaro yuqori samaradorlik bo'yicha tarqatilgan hisoblash bo'yicha simpoziumida, 2007 yil, 233-244 betlar [1]
  4. ^ Hisoblash fanlari - Iccs 2008: 8-xalqaro konferentsiya Marian Bubak 2008 tomonidan tahrirlangan ISBN  978-3-540-69383-3 sahifalar 112-113 [2]
  5. ^ a b Tarmoqli hisoblash: tajribalarni boshqarish, asboblarni birlashtirish va ilmiy ish oqimlari Radu Prodan, Tomas Fahringer tomonidan 2007 yil ISBN  3-540-69261-4 1-4 betlar
  6. ^ Hisoblash fanlari - Iccs 2009: 9-xalqaro konferentsiya tomonidan tahrirlangan Gabrielle Allen, Jarek Nabrziski 2009 yil ISBN  3-642-01969-2 387-388 sahifalar [3]
  7. ^ BOIN statistikasi, 2011 yil Arxivlandi 2010-09-19 da Orqaga qaytish mashinasi
  8. ^ Katlama @ uy statistikasi, 2011 yil
  9. ^ a b v Evro-par 2010, Parallel ishlov berish ustaxonasi Mario R. Guarracino tomonidan tahrirlangan 2011 ISBN  3-642-21877-6 sahifalar 274-277
  10. ^ a b Parallel hisoblash uchun tillar va kompilyatorlar Guang R. Gao tomonidan 2010 yil ISBN  3-642-13373-8 10-11 betlar
  11. ^ "Internet PrimeNet Server Mersenne Prime Internet-ning ajoyib qidiruvi uchun tarqatilgan hisoblash texnologiyasi". GIMPS. Olingan 6 iyun, 2011.
  12. ^ a b Gridni hisoblash: global o'zaro bog'liq infratuzilma sari Nikolaos P. Preve 2011 tomonidan tahrirlangan ISBN  0-85729-675-2 sahifa 71
  13. ^ Kuper, Kertis va Stiven Bun. "Markaziy Missuri Universitetida Mersenne-da katta Internet qidiruvi". Markaziy Missuri universiteti. Olingan 4 avgust 2011.
  14. ^ Yuqori samarali hisoblash - HiPC 2008 P. Sadayappan tomonidan tahrirlangan 2008 yil ISBN  3-540-89893-X sahifa 1
  15. ^ a b Euro-Par 2006 ustaxonalari: parallel ishlov berish: CoreGRID 2006 Wolfgang Lehner 2007 tomonidan tahrirlangan ISBN  3-540-72226-2 sahifalar
  16. ^ Grid hisoblash: Grid hisoblash bo'yicha xalqaro simpozium (ISGC 2007) Stella Shen 2008 tomonidan tahrirlangan ISBN  0-387-78416-0 sahifa 170
  17. ^ Kravtsov, Valentin; Karmeli, Devid; Dubitskiy, Verner; Orda, Ariel; Shuster, Assaf; Yoshpa, Benni. "Tarmoqlarda kvazi-fursatistik superkompyuterlar, dolzarb mavzular (2007)". IEEE yuqori mahsuldor taqsimlangan hisoblash bo'yicha xalqaro simpozium. IEEE. Olingan 4 avgust 2011.
  18. ^ a b v Parallel ishlov berish algoritmlari va arxitekturalari Anu G. Burjua tomonidan 2008 yil ISBN  3-540-69500-1 234-242 betlar