Введение в практику разработки параллельных программ в стандарте MPI. Баканов В.М - 14 стр.

  1. Лабораторная работа 1. Ознакомление с архитектурой вычисли-
     тельного виртуального LINUX-кластера и основами его админист-
     рирования

   Общие сведения. Специализированные вычислительные кластеры в боль-
шинстве случаев работают под управлением Linux как наиболее мобильной
(машинно-независимой) ОС. Для реализации параллельных технологий
обычно не требуются многие возможности ОС, столь чрезмерно развитые в
Windows (например, графический пользовательский интерфейс).
   Специализированные вычислительные кластерные системы достаточно
дороги; в то же время в эксплуатации находится большое количество компь-
ютерных классов, оснащенных работающих под управлением Windows
ПЭВМ. Сотрудником Института Прикладной Математики (ИПМ) имени
М.В.Келдыша РАН (http://www.kiam.ru) А.О.Лацисом [2] предложена реализа-
ция вычислительной системы на основе работающих под Windows ПЭВМ,
делающая доступным изучение и применение кластерных систем в большин-
стве учреждений.
   Возможны несколько путей организации подобных систем. Один из них
заключается в совместной установке ОС Windows и Linux (с выбором загруз-
ки необходимой ОС при включении ПЭВМ – т.н. вариантная загрузка). Не-
достатком этого является невозможность использования ПЭВМ для проведе-
ния обычных работ (обычно требующих Windows) во время Linux-сеанса.
   Второй способ основан на применении технологии виртуальных машин,
конкретно - на мониторе виртуальных машин фирмы VMware
(http://www.vmware.com). Преимуществом этого способа является одновремен-
ная работа Windows и Linux на одной ЭВМ, а также возможность конфигу-
рировать по своему усмотрению виртуальную машину. Например, на управ-
ляющей машине кластера желательно иметь три разных сетевых интерфейса
(из них два - для целей управления и межузлового обмена - строго обяза-
тельны, [2]). Виртуальная машина легко может быть сконфигурирована с
тремя виртуальными сетевыми картами, в то время как по первому способу
пришлось бы действительно монтировать в компьютер две или три сетевых
карты.
   При использовании виртуальной машины в качестве узла кластера возни-
кает вопрос об эффективности (прежде всего – о быстродействии процессо-
ра). Виртуальная машина выполняется под управлением MS Windows на фи-
зической машине в качестве процесса и, как и в любом другом процессе, не-
привилегированные команды (арифметические, переходов и им подобные)
выполняются физическим процессором напрямую. При этом эмулируются
лишь привилегированные команды, в основном связанные с вводом – выво-
дом. В конечном итоге центральным процессором выполняется поток команд
(перемежаемый, естественно, предписаниями базовой ОС), полностью иден-
тичный таковому в настоящих ‘железных’ Linux-кластерах, при этом чистые
потери быстродействия процессора на накладные расходы составляют около

                                    - 14 -