Đang tải... (xem toàn văn)
Công nghệ phân tán và tính toán lưới
Chương 2Chương 2Công nghệ tính toán Công nghệ tính toán phân tán và tính toán phân tán và tính toán lướilướiGiảng viên: TS Đàm Quang Hồng HảiGiảng viên: TS Đàm Quang Hồng HảiTÍNH TOÁN LƯỚITÍNH TOÁN LƯỚI Tính toán lưới và ứng dụngTính toán lưới và ứng dụng•Tính toán lưới – hệ thống tính toán phân tán trên lưới máy tính kết nối thành qua mạng với một nền tảng phù hợp cho việc chia sẻ tài nguyên giữa các thành viên của tổ chức ảo •Tính toán phân tán là tính toán song song được phân quyền với nhiều máy tính liên lạc với nhau qua một mạng để hoàn tất một nhiệm vụ chung. •Hệ thống tính toán phân tán còn tạo nhiều thuận lợi trong việc chia sẻ thông tin trên toàn thế giới Tính toán phân tán và Tính toán phân tán và tính toán lướitính toán lưới•Lưới là một kiểu hệ thống song song và phân tán cho phép chia sẻ, lựa chọn và kết hợp động các tài nguyên phân tán theo địa lý tại thời điểm thực thi dựa trên sự sẵn sàng, dung lượng, hiệu năng, giá và những yêu cầu về chất lượng dịch vụ. •Kỹ thuật lưới là “kỹ thuật cho phép ảo hoá tài nguyên dự trữ theo yêu cầu, và chia sẻ dịch vụ, tài nguyên giữa các tổ chức”. •Một hệ thống phân tán có khả năng xử lí đồng thời một bài toán trên nhiều máy tính là một hướng giải quyết các bài toán lớn và đã được chứng minh tính hữu dụng. Tính toán phân tánTính toán phân tán•Để giải quyết được những bài toán rất lớn, thay vì tăng tốc độ tính toán của máy tính người ta sử dụng cùng một lúc nhiều bộ xử lý. •Bài toán sẽ phân ra thành nhiều phần thực hiện theo cách song song, mỗi phần do một bộ xử lý riêng giải quyết. •Cách viết chương trình cho vấn đề này được biết với tên gọi Lập trình song song (Parallel Programming). Hiệu năng của hệ thốngHiệu năng của hệ thống•Độ trễ (Latency) và băng thông (Bandwidth) là 2 tiêu chuẩn để xác định hiệu năng của một hệ thống máy tính.– Bandwidth là tốc độ mà dữ liệu có thể đưa vào từ bộ nhớ đến bộ xử lý - cho biết số lượng phép tính thực hiện được.– Latency là thời gian chờ để nhận được dữ liệu khi dữ liệu đã chuyển đi.•Ví dụ: hệ thống có độ trễ là 100 ns. Một phép toán đòi hỏi phải nạp 1 dữ liệu vào bộ nhớ sẽ phát sinh độ trể nên tốc độ của tính toán sẽ bị giới hạn. Kiến trúc hệ thống song Kiến trúc hệ thống song songsong•Kiến trúc SIMD - Single Instruction stream, Multiple Data stream•Kiến trúc MIMD - Multiple Instruction stream, Multiple Data stream•Kiến trúc SPMD - Single Program, Multiple Data•Kiến trúc chuyển thông điệp • SIMD (Single Instruction stream, Multiple Data stream): đơn vị điều khiển riêng lẽ gửi cùng câu lệnh đến các bộ xử lý. •Khi câu lệnh được thực thi một cách đồng thời trên các bộ phận xử lý. Chẳng hạn, for(i=0;i<1000;i++)c[i] = a[i] + b[i]• Với máy tính thi hành cùng câu lệnh, vòng lặp sẽ thi hành nhanh hơn. Trong khi đó, với mẫu lập trình SIMD sử dụng trong cấu trúc chọn lựa, việc thi hành có điều kiện sẽ làm tổn hại đến hiệu năng của bộ xử lý SIMD.Kiến trúc SIMDKiến trúc SIMD Kiến trúc MIMD và SPMDKiến trúc MIMD và SPMD•Kiến trúc MIMD (Multiple Instruction stream, Multiple Data stream) cho phép mỗi đơn vị xử lý thi hành những chương trình khác nhau.•Kiến trúc SPMD (Single Program, Multiple Data) cho phép nhiều thực thể (instance) của cùng một chương trình thực thi trên các dữ liệu khác nhau.•Kiến trúc SPMD có thể diễn đạt bởi kiến trúc MIMD bằng cách dùng khối điều khiển if – else với điều kiện được chỉ định bởi định danh (identify) của tác vụ. Kiến trúc chuyển thông điệpKiến trúc chuyển thông điệp•Về mặt luận lý, platform chuyển thông điệp (Message-Passing) bao gồm nhiều nút xử lý (Processing Node), mỗi nút sở hữu một không gian địa chỉ riêng.•Mỗi nút có thể hoặc là một bộ xử lý đơn hoặc đa xử lý với không gian địa chỉ chung.•Xu hướng hiện nay là phát triển máy tính song song dạng chuyển thông điệp (Message-Passing Parallel Computer). Clustered Workstation hoặc Non - Shared – Address Space Multicomputer là những ví dụ về platform chuyển thông điệp.• Trên platform này, tương tác giữa các tiến trình (process) hay tác vụ (task) thực thi trên các nút khác nhau thông qua việc chuyển các thông điệp. Mô hình kiến trúc chuyển Mô hình kiến trúc chuyển thông điệpthông điệp•Hầu hết mẫu chuyển thông điệp hỗ trợ việc thi hành chương trình khác nhau trên các nút.•Việc tương tác được thực hiện bởi việc gửi và nhận thông điệp, chính vì vậy các thao tác cơ bản trong mẫu lập trình này Send và Receive.•Các hàm giao diện lập trình ứng dụng như MPI (Message-Passing Interface) và PVM (Parallel Virtual Machine) có đầy đủ các chức năng giúp cho việc lập trình thuận lợi.•Với platform này, vấn đề cần quan tâm là chi phí của thuật giải, bởi việc truy cập đến bộ nhớ của nút khác đòi hỏi gửi và nhận thông điệp. Đó là chi phí về sự trao đổi dữ liệu giữa các phần tử xử lý. [...]... điệp Tính tốn phân tán và Tính tốn phân tán và tính tốn lưới tính tốn lưới • Lưới là một kiểu hệ thống song song và phân tán cho phép chia sẻ, lựa chọn và kết hợp động các tài nguyên phân tán theo địa lý tại thời điểm thực thi dựa trên sự sẵn sàng, dung lượng, hiệu năng, giá và những yêu cầu về chất lượng dịch vụ. • Kỹ thuật lưới là “kỹ thuật cho phép ảo hoá tài nguyên dự trữ theo yêu cầu, và. .. tính giữa các tiến trình trên các máy tính thơng qua mạng IP • Các tiến trình trên máy truyền và máy nhận thiết lập một kết nối qua mạng IP bằng socket theo mơ hình Client/Server • Có hai loại socket – TCP (Transmission Control Protocol) – UDP (User Datagram Protocol) Mơ hình của RMI Mơ hình của RMI Tính tốn lưới và ứng dụng Tính tốn lưới và ứng dụng • Tính tốn lưới – hệ thống tính tốn phân tán. .. tính tốn Mơi trường cho tính tốn phân tán phân tán • Phân ly thuật giải hoặc dữ liệu thành các phần riêng và phân bổ những phần công việc này như các tác vụ làm việc đồng thời trên các bộ xử lý. • Hợp tác và trao đổi giữa các tác vụ này • Có hai bước cơ bản cho các tính tốn truyền thơng điệp: – Tạo ra các tiến trình, tác vụ (process, task) riêng để thực thi trên các máy tính khác nhau. – Thực... dụng • Tính tốn lưới – hệ thống tính tốn phân tán trên lưới máy tính kết nối thành qua mạng với một nền tảng phù hợp cho việc chia sẻ tài ngun giữa các thành viên của tổ chức ảo • Tính tốn phân tán là tính tốn song song được phân quyền với nhiều máy tính liên lạc với nhau qua một mạng để hồn tất một nhiệm vụ chung. • Hệ thống tính tốn phân tán cịn tạo nhiều thuận lợi trong việc chia sẻ thơng... • Một hệ thống phân tán có khả năng xử lí đồng thời một bài tốn trên nhiều máy tính là một hướng giải quyết các bài tốn lớn và đã được chứng minh tính hữu dụng. Lớp trung gian Stub và Skeleton Lớp trung gian Stub và Skeleton • Khi có một u cầu dưới client, stub có nhiệm vụ sắp xếp thứ tự mọi tham số (là object) và truyền lên Server, • Skeleton thu nạp đối tượng này và xử l và trả về cho Client. • Một... tiến trình (process) hay tác vụ (task) thực thi trên các nút khác nhau thông qua việc chuyển các thông điệp. Tính tốn phân tán Tính tốn phân tán • Để giải quyết được những bài tốn rất lớn, thay vì tăng tốc độ tính tốn của máy tính người ta sử dụng cùng một lúc nhiều bộ xử lý. • Bài tốn sẽ phân ra thành nhiều phần thực hiện theo cách song song, mỗi phần do một bộ xử lý riêng giải quyết. • Cách... là một cơng nghệ được Microsoft phát triển để các phần mềm có thể liên kết được với nhau. • Component Object Model (COM) là 1 cơng nghệ phần mềm cho phép các ứng dụng xây dựng từ các thành phần nhị phân và được sử dụng trong nhiều lĩnh vực lập trình về media, API, Direct Show. • DCOM (Distributed COM) và một phát triển của COM cho các ứng dụng Client/Server phân tán Mơi trường cho tính tốn Mơi... service Web service • Web service là một cơng nghệ triệu gọi từ xa có tính khả chuyển cao, mang tính độc lập nền và độc lập ngơn ngữ. • Các chương trình code bằng các ngơn ngữ lập trình khác nhau, chạy trên các nền tảng (phần cứng & OS) khác nhau đều có thể trao đổi với nhau thơng qua cơng nghệ này • Tầng transport của Web Service thường dùng những cơng nghệ truyền tải phổ dụng nhất như HTTP,... phần do một bộ xử lý riêng giải quyết. • Cách viết chương trình cho vấn đề này được biết với tên gọi Lập trình song song (Parallel Programming). Mơ hình lập trình phân tán Mơ hình lập trình phân tán • Các tiến trình khác nhau được hịa vào trong một chương trình. • Trong khi chương trình thực hiện, các phần khác nhau sẽ được chọn lựa cho mỗi thực thể căn cứ giá trị dữ liệu. • Trên các hệ thống chuyển... hệ thống máy tính. – Bandwidth là tốc độ mà dữ liệu có thể đưa vào từ bộ nhớ đến bộ xử lý - cho biết số lượng phép tính thực hiện được. – Latency là thời gian chờ để nhận được dữ liệu khi dữ liệu đã chuyển đi. • Ví dụ: hệ thống có độ trễ là 100 ns. Một phép tốn địi hỏi phải nạp 1 dữ liệu vào bộ nhớ sẽ phát sinh độ trể nên tốc độ của tính tốn sẽ bị giới hạn. Lập trình Socket Lập trình Socket • Socket . Hồng HảiTÍNH TOÁN LƯỚITÍNH TOÁN LƯỚI Tính toán lưới và ứng dụngTính toán lưới và ứng dụng Tính toán lưới – hệ thống tính toán phân tán trên lưới máy tính. Chương 2Chương 2Công nghệ tính toán Công nghệ tính toán phân tán và tính toán phân tán và tính toán lướilướiGiảng viên: TS Đàm Quang Hồng
