架构高性价比的分布式计算机集群

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如何架构高性价比的分布式计算机集群

摩托罗拉全球基础架构解决方案工程计算部丁玮

北京蓝潮志诚网络技术有限责任公司（提供硬件支持）杨波

(2002/09/02初稿2002/12/11修改稿-dw)

　　正如你所看到的一样，你的机器在绝大多数时间是空闲的，如果你在Windows下用任务管理器或其他的Linux平台的工具（例如

top，xload）观察CPU，你会看到CPU的使用率常见在1～2%。事实上，如果你有更多的计算机，这种浪费会加剧，在一个有300台

计算机的部门里，CPU的空闲率是惊人的。然而这些部门还是需要强大的服务器用来编译或模拟计算，这样的情况还会加剧，不止

需要一台，因为随着用户的增加，即使是8个CPU的服务器，满负荷时也不能把任务交给另外的空闲服务器，因为用户很少会改变

习惯去登陆另外一台服务器。如果能利用现有的计算资源，把空闲的CPU利用起来，或者能让服务器智能的迁移负荷，就是你看下

去的理由。

　　集群的基本单位是单独的计算机，称为节点(node)。其可增长的特性，称为延展性(Scale)，也就是向集群中加入计算机。

集群没有严格的定义，可以说就是许多利用高速联接的，具有高速运算能力的，具有单一用户界面的计算机组合。这并不是集群

的定义，而是表面现象的描述。集群中的节点需要硬件尽可能的一致，不一致的硬件集群称为异构集群，虽然这并不能改变集群

的特性，但是异构导致集群会花费额外的时间来处理由于异构带来的延迟，另一方面这也是集群的优势，任何其他的多CPU系统

都是严格要求CPU是一致的，集群就有足够的自由度增减节点，不受类型的限制。

　　本文选择MOSIX作为集群的方案，并使用无盘节点。架构集群并没有想象中那样复杂，参考下面的步骤可以一步步的架构集群，

整个的方案并不是很昂贵，而且便于扩展。使用RedHat是因为在中国这是最有权威的版本，不论是初学者还是专业工作者，都可以

在RedHat Linux中定制自己的版本。使用终端服务器LTSP是因为结构简单，便于快速扩展。使用的硬件是可以改进的，比如使用双

CPU的主板和至强处理器，这样单一机柜中处理器就密集到48块CPU，本例中可以使用24块CPU。除了CPU以外，还可以使用千兆网卡

或光纤网卡，交换机可以使用光纤交换机，内存总数可以达到48GB。但是随着硬件的升级，整体价格就会过高，而性能的提升并不

是按比例的，因此本例的配置是性价比较好的组合。MOSIX是利用给内核源代码加补丁的办法，增加内核的功能来达到内核级的集群

支持，通过编译后的内核启动的系统间类似SMP多处理器的系统，从外面的角度看只有一台有很多处理器的庞大机器，但是内部是

用很多机器架构成的。而MOSIX集群的特点是对用户透明，原有的应用程序不需要修改代码即可以在集群中分布计算。

有几种情况是不需要使用集群系统的，使用类似网格计算的脚本就可以完成计算，比如三维动画的渲染，这类计算可以使用不同的

节点，不需要对称的硬件，不需要一致的操作系统（需要应用具有支持不同操作系统的版本），只需要按照处理器来分割渲染的

任务段，在每个节点上运行相应的任务段，然后合成所有节点的计算结果。因为计算数据是离散的（结果的连续是视觉的连续），

因此用类似网格计算的脚本也可以完成。这类计算不需要使用集群也可以完成。

下面本文将告诉你如何准备硬件和软机环境。首先是规划你的计算环境。

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