Tópicos em redes e sistemas distribuídos B Carlos Oberdan Rolim Ciência da Computação

Arquiteturas paralelas e distribuídas

Arquiteturas paralelas e distribuídas Cray T90 Cray SX6

Arquiteturas paralelas e distribuídas Multiprocessadores simétricos (SMP) Múltiplos processadores similares conectados entre si e à memória por um barramento ou alguma outra forma de circuito de conexão interno Compartilhamento total Sistema operacional controla tudo P/C P/C P/C P/C Barramento / Matriz de chaveamento MC MC MC Baixa escalabilidade – gargalo no barramento. Exemplos: IBM R50, SGI Power Challenge, SUN Ultra Enterprise 10000, HP/Convex Exemplar X-Class, DEC Alpha Server 8400

Arquiteturas paralelas e distribuídas HP Integrity rx8620-32 Server Intel Quad Xeon 7400 Server

Arquiteturas paralelas e distribuídas Máquinas maciçamente paralelas (MPP) P/C P/C P/C M M M Rede de interconexão de baixa latência Rede de interconexão proprietária. Comunicação através de troca de mensagens. Exemplos: Intel Paragon, Connection Machine CM-5, IBM SP-2

Arquiteturas paralelas e distribuídas Intel Paragon IBM SP2 Connection Machine CM-5

Arquiteturas paralelas e distribuídas Blue Gene da IBM

Arquiteturas paralelas e distribuídas Máquinas com memória compartilhada distribuída (DSM) P/C P/C P/C M M M Rede de interconexão de baixa latência NUMA / NORMA Os processadores podem acessar todas as memórias. (único espaço de endereçamento) DSM implementado em SW, HW ou misto. Exemplos: Stanford DASH, Cray T3D, estações de trabalho rodando TreadMarks

Arquiteturas paralelas e distribuídas Cray T3D

Clusters - Motivação Processamento de alto desempenho ⌐ milhares de aplicações ao mesmo tempo ⌐ tarefas paralelas Ao longo dos anos uso de arquiteturas massivamente paralelas (MPP) e de memória compartilhada (SMP) Custo elevado desses tipos de máquinas Computadores pessoais custo menor

O que é cluster ? “Cluster é um sistema distribuído que consiste na coleção de computadores interconectados, usados como um sistema único” (Gregory F. Pfister – In search of cluster) Sistema de processamento de dados paralelo ou distribuído Agregar computadores pessoais Computadores conectados de forma cooperativa Visão de sistema único para usuários e aplicações Execução de aplicações específicas de uma organização

Arquitetura de cluster Parallel Applications Parallel Applications Parallel Applications Sequential Applications Sequential Applications Sequential Applications Parallel Programming Environment Cluster Middleware (Single System Image and Availability Infrastructure) PC/Workstation Network Interface Hardware Communications Software PC/Workstation Network Interface Hardware Communications Software PC/Workstation Network Interface Hardware Communications Software PC/Workstation Network Interface Hardware Communications Software Cluster Interconnection Network/Switch

Classificação dos clusters -Pequena (sala, laboratório) Média (departamento) Grande (organização) Dedicados Não dedicados NOW (Network of Workstations) COW (Cluster of Workstations) Clumps (Cluster de SMPs) Alto desempenho Alta disponibilidade Homogêneo Heterogêneo Limite geográfico Utilização dos nodos Tipo de topologia Aplicações alvo Tipos de nós Métricas para classificação dos clusters

Classificação dos clusters Limite geográfico: área de atuação do cluster Pequena (sala, laboratório) Média (departamento) Grande (organização)

Classificação dos clusters Utilização dos nós: define quais políticas de gerenciamento, segurança, alta disponibilidade, qual tipo de middleware usar Dedicados Não dedicados

Classificação dos clusters Tipo de topologia: qual hardware usar NOW (Network of Workstations): estações de trabalho normais COW (Cluster of Workstations): heterogêneas, usadas em aplicações específicas Clumps (Cluster de SMPs): composto por máquinas SMP

Rede padrão (Ethernet,ATM) NOW Redes de estações de trabalho (NOW) P/C P/C P/C M M M Rede padrão (Ethernet,ATM) Compartilhamento de recursos. Utiliza rede convencional. Exemplos: estações de trabalho interligadas por Ethernet

NOW

Rede padrão ou de alto desempenho COW Máquinas agregadas (COW) P/C P/C P/C M M M Rede padrão ou de alto desempenho Aplicações paralelas, alta disponibilidade, balanceamento de carga. Pode utilizar rede convencional ou de alto desempenho. Otimizações em software. Exemplos: iCluster HP Labs (Grenoble), Primergy Server do PC2 (Paderborn), cluster Amazônia (CPAD-PUCRS/HP)

Clusters Clusters Amazônia e Ombrófila CPAD-PUCRS/HP

Clusters HP i-cluster Grenoble