基于Linux 的PC 集群

基于Linux 的PC 集群

摘　要:PC 机因为其自身性能的限制,不可能用于大规模的科学计算中,速度和稳定性已经
成为PC 更深层次应用的一大障碍. 随着主要适用于PC 机的Linux 操做系统及其集群技术的发
展,这一问题获得了很好地解决,这就是采用基于Linux 的PC 集群.

PC(我的计算机) ,相对于高级计算机,如:小型机、中型机、大型机来讲,只有很是有限的
计算能力. 所以,在须要大量的科学计算或是网络服务请求时,PC 就很难知足实际须要,这时
候每每要使用更高级的计算机. 可是,高级计算机的价格很是昂贵,配置起来成本过高,所以极
大的阻碍了一些单位计算能力或网络服务能力的提升. 目前大都采用相对低级的计算机集群
从而达到较高级计算机计算能力的方法. 集群,就是由一些互相链接在一块儿的计算机构成的一
个平行或分布系统. 它们是一个完整的系统,既能够同时处理许多不相关的事务,又能够提供
统一的服务. 随着计算机应用的日益普遍,PC 的价格已经大幅度的降低,同时其性能又有巨大
提升. 更快的CPU 、更大的内存、海量的硬盘,使PC 的应用更加深刻,许多单位已经在使用PC
作之前只有小型机才能作的工做. 特别是近年来,Linux 操做系统及其集群技术的飞速发展,
基于Linux 的PC 集群已经获得了较大的应用,同时显示出很是好的应用前景.
1 　基于Linux 的PC 的集群
1. 1 　PC 集群的特色
因为PC 是市场发达、技术与熟的计算机产品,其稳定性虽然不能和高级计算机相比较,
但因为价格低廉,使PC 集群具备其独特的特色:
价格便宜　PC 集群的硬件彻底采用PC 机的硬件,在PC 市场发达的状况下,很是容易购
买. 同时PC 集群所采用的软件是几乎免费的Linux 操做系统以及附带的大量的免费应用软
件,更是大大的下降了集群的软件成本.
配置随意　PC 集群中的节点计算机是普通的PC 机,其各类硬件能够根据实际须要随意
地配置. 更因为PC 很好的兼容性,还能够选择不一样厂家生产的配件. 所以,不管是要求快速的
计算机能力仍是要求海量的存储空间,都很容易实现. 集群的规模也随时根据实际须要进行更
改.
维护方便　虽然PC 集群的各个节点是普通的PC 机,其稳定性不如高级的计算机,但由
于PC 机的价格便宜,一旦某个节点机出现硬件或软件故障,则能够用一台彻底相同的备用节　点机替换出现故障的节点机,整个集群能够迅速从新投入使用. 故障机器的维修也很是方便,
所须要的配件随时可购买、替换. 机器维修好之后,还能够继续充当备用节点机.
1. 2 　PC 集群的硬件
PC 集群的硬件配置分为节点机硬件配置和网络配置. 节点机的硬件配置和普通的PC 机
没有很大区别. 因为其用于集群的特殊性,只需配置主板、CPU 、内存、网卡,连硬盘均可以根据
实际须要选择配用. 这能够极大的下降集群的硬件成本. 除了普通节点机外,还须要有主控节
点机. 主控节点机相对来讲配置要高一些,配置也要更齐全. 对于网络配置来讲,要求可能要高
一些. 因为考虑到系统的速度,整个集群的网络应该是百兆网或是千兆网. 此外,还须要一台高
速的交换机用于内部的数据交换. 若是对外服务,还须要一个节点充当路由器,负责两个网络
的链接. 在这种状况下,集群内的IP 地址通常使用内部IP ,对外使用统一的IP 地址. 至于网
络的拓扑结构,能够根据集群的须要自由采用. 通常状况下以太网应该能知足大部分的须要.
1. 3 　PC 集群的软件
PC 集群采用Linux 操做系统. Linux 主要是由自由程序员维护的,它具备良好的稳定性
和安全性. 同时它真正的多任务模式以及很是强大的网络通讯功能,很是适合于集群的应用环
境. 正是Linux 的发展,才更快地推进了PC 集群的发展. Linux 是个几乎免费的操做系统,任
何人均可以经过多种途径获得它. 同时因为Linux 是个源代码开放的系统,任何人均可以根据
本身的实际须要对它进行修改以知足本身的须要,使整个集群的系统软件和应用软件更有效
地工做. 还有很是重要的一点是,只须要不多的费用甚至不须要任何费用,就能够得到应用于
Linux 的很是丰富的应用软件库. 并且,Linux 具备很是完善的开发环境,能够根据实际须要开
发本身的应用软件. 这一切,都将在保证软件的有用性和可靠性的同时大大下降集群的软件成
本.
2 　PC 集群的工做原理和应用
2. 1 　PC 集群的工做原理
集群的技术基础是实现负载均衡. 负载均衡的基本思想是把原本施加于一台机器的服务
请求,根据某种算法,尽量的把服务平均地分配到多台机器,使服务在尽量短的时间以内
完成. 根据PC 集群的特色,大都采用流量分发的方法实现负载均衡. 这是一种效率高,集群结
构相对简单负载均衡实现方法. 其基本工做原理是:
全部的服务请求先聚集到集群的主控节点,主控节点根据所管理的所有集群工做节点的
处理能力和现状决定将服务请求分发给哪一个集群工做节点. 当某个集群工做节点发生硬件或
软件故障时,主控节点可以自动地检测到并中止向这个集群工做节点分发服务请求. 这样,既
提升了系统的性能和处理能力,又很好的提升系统的可用性.
因为主控节点在集群中的重要性,有必要对主控节点进行冗余配置,甚至是对主控节点作
一个子集群,这样就能够消除因为主控节点的单一性带来的单一故障点.
典型的PC 集群拓扑结构以下:
交换机
主控节点
从控节点
工做节点1
Internet 路由器
工做节点N
…

2. 2 　PC 集群的应用 基于Linux 的PC 集群几乎能够运用于全部科学研究和商务应用. 目前主要有如下几种 类型: 应用程序切换　当集群中的某个工做节点出现故障时,其它工做节点进行应用程序一级 的切换. 全部工做节点在正常状况下均可以独立的对外提供本身的服务. 在服务请求量不是很 大的状况下,一个集群能够保证多个应用程序的切换. 并行计算　主要依靠任务分发、进程通讯等方法实现大规模的、并行的科学计算. 这在科 研开发中起了很是重要的做用. 用于这种环境的集群,其规模通常都比较大. 在保证集群稳定 性可靠性的前提下,明显地突出了PC 集群的成本优点. 动态的负载均衡　全部的集群工做节点提供相同的服务,经过主控节点流量分发,实现单 个应用程序的负载均衡,提供了高可用性. 现阶段,以动态均衡为目的的集群在商务应用中非 常普遍. 因而可知,成本低廉、可靠性高的基于Linux 的PC 集群,能够在很大程序上知足许多对 计算机系统要求比较高的单位须要. 虽然高级计算机的集群技术已经发展了不少年,可是PC 的集群仍是比较新的技术,不是 很是的完善,还有不少能够发展的地方,必将而且已经出现了新的发展,如集群分层处理技术。 PC Integrity Based on Linux WANG Hui2zhen ( Gannan Teacher’s College , Ganz hou 341000 , China) Abstract :Owing to the limitation of PC Computer features ,it is impossible to do scientific calculation on large scale. The speed and stability is a deeper obstalle to PC application. With the development of Linux operation and its integrity technology ,the obstacle will be overcomed by the PC integrity based on Linux. Key words :PC; linux ;integrity