Linux高性能集群-软件体系结构介绍

　　本文是高性能集群系列文章的第三部分。在本文中，笔者以IBM eServer Cluster 1300为例介绍了Beowulf集群中硬件和网络体系结构和组成部分。

　　1 Beowulf集群软件结构

　　图1 是Beowulf集群的软件体系机构。一般来说，Beowulf集群由如下几个软件部分组成：

　　操作系统：勿容置疑，操作系统是任何计算机系统的软件基础。相对于桌面系统而言，集群系统对操作系统的任务调度和文件管理方面的要求更高。

　　并行开发库：只要是指用于集群中进程通信的软件库。消息传递和线程是两种基本的通信方法。但是对于Beowulf集群而言，消息传递更适合一些。Beowulf集群常用的开发库是MPI和PVM。

　　作业管理：调度作业并管理集群系统的资源，是集群系统的资源得到最大的利用。

　　系统管理：管理和监控整个集群系统。

　　开发环境：开发和调试高效能应用的开发工具。

　　标准应用：一些标准的高性能应用如CFD。

　　客户应用：客户特别定制的应用。

　　2 操作系统

　　并不是每种操作系统都适合高性能集群系统。理论上说，硬件的体系结构、操作系统的任务调度方式和IPC的方式是决定应用并行化效果的主要因素。根据这三个因素，我们可以归纳出如下5种实施应用并行化的平台：

　　单任务操作系统：CPU同时只处理任务队列中的一个任务。MS DOS是这类系统的代表。

　　多任务操作系统：基于分时技术的多任务操作系统。虽然在同一时间段，所有的进程都在运行，但是在某一时间点，CPU只执行一个进程。这类操作系统可分为抢占式和非抢占式。单CPU的Unix和NT属于这种类型。