Beowulf

2006年11月18日 (六) 15:53的版本

什么是Beowulf集群

在1994年夏季，Thomas Sterling和Don Becker在CESDIS(The Center of Excellence in Space Data and Information Sciences)用16个节点和以太网组成了一个计算机集群系统，并将这个系统命名为Beowulf。Beowulf集群。Beowulf集群提供了一种使用COTS(Commodity off the shelf)硬件构造集群系统以满足特殊的计算需求的方法。这里的COTS是指象PC和以太网这种广为应用的标准设备，它们通常可以由多家厂商提供，所以通常有很高的性价比。Beowulf集群这种方法很快从NASA传遍了整个科研机构和社团。实际上，Beowulf集群现在已被人们看作高性能计算中的一个分支或流派。

Beowulf集群的定义

• Beowulf是一种系统结构，它使得多个计算机组成的系统能够用于并行计算。
• Beowulf系统通常有一个管理节点和多个计算节点构成。它们通过以太网(或其他网络)连接。管理节点监控计算节点，通常也是计算节点的网关和控制终端。当然它通常也是集群系统文件服务器。在大型的集群系统中，由于特殊的需求，这些管理节点的功能也可能由多个节点分摊。
• Beowulf系统通常由最常见的硬件设备组成，例如，PC、以太网卡和以太网交换机。Beowulf系统很少包含用户定制的特殊设备。
• Beowulf系统通常采用那些廉价且广为传播的软件，例如，Linux操作系统、并行虚拟机(PVM)和消息传递接口(MPI)。

Beowulf集群的分类

由于一些特殊的目的如系统性能，有些Beowulf集群系统也采用一些用户定制的设备(它们通常由一家厂商提供)。为了区分这些特殊的系统，通常把Beowulf分为两大类：

第一类Beowulf集群(CLASS I Beowulf)

这一类Beowulf集群全部由COTS设备组成。第一类Beowulf系统的优点是：

• 硬件设备由多个来源，通常具有廉价和易管理维护的特点。
• 不依赖于单个硬件供应商
• 所有设备驱动都由Linux开发社团提供
• 通常都是标准设备，例如，SCSI、以太网等等

当然第一类Beowulf集群的缺点也是非常显然的。由于所采用的硬件都没有经过性能优化，所以其很难达到很好的性能。比如，由于以太网的高延迟和低带宽使得集群系统中消息传递很难达到MIMD应用的需求，从而使整个集群系统的计算能力大打折扣。

第二类Beowulf集群(CLASS II Beowulf)

第二类Beowulf集群是指那些采用了用户定制设备的Beowulf集群。这类集群系统最大优点是具有很好的性能。例如，采用Myrinet作为集群系统的IPC网络可以极大地提供进程间消息传递延迟和速度。当然它的缺点就是依赖于单个硬件提供商而且价格高昂。

不能说，哪一类集群绝对优于另一类集群。这依赖于你的集群系统的需求和预算。

Beowulf集群构成

Beowlf集群组件

通常Beowulf集群由四个层次构成：

• 硬件：主要是指Intel IA32架构的PC服务器。
• 网络：指用于节点间通信的局域网(普通的以太网)和并行进程间通信的高速网(Myrinet等高速网)。
• 软件：主要指Linux操作系统和用于并行通信的并行编程库(如MPI和PVM)。
• 并行应用

Beowulf图集