三萬(wàn)元搭建LINUX服務(wù)器集群

隨著Internet的爆炸性增長(zhǎng)，Internet與人的生活越來(lái)越息息相關(guān)，通過(guò)Internet上進(jìn)行交易也就越來(lái)越受關(guān)注。近幾年，電子商務(wù)的年增長(zhǎng)均超過(guò)100%。服務(wù)器的工作量也迅速增長(zhǎng)，所以服務(wù)器(特別是一個(gè)受人歡迎的WEB服務(wù)器)很容易在訪問(wèn)高峰時(shí)期過(guò)載。

而另一方面，計(jì)算機(jī)從1946年單純的科學(xué)計(jì)算任務(wù)到現(xiàn)在大量紛繁復(fù)雜的信息處理，工作量越來(lái)越大，需要越來(lái)越快的處理能力。所以計(jì)算機(jī)界就不得不不斷研究更快的處理器，存儲(chǔ)器，以適應(yīng)這一需求。

然而，科學(xué)家們意識(shí)到，單塊處理器的速度發(fā)展空間是有限的，為什么不能讓計(jì)算機(jī)象人一樣協(xié)同工作，“群策群力”地將工作完成好呢!這時(shí)，就掀起了“并行計(jì)算”的研究。

舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，我們架設(shè)了一臺(tái)WWW服務(wù)器，上面構(gòu)建了一個(gè)電子商務(wù)網(wǎng)站，然而隨著時(shí)間的推移，名聲越來(lái)越大，這時(shí)點(diǎn)擊率也就越來(lái)越高，WWW服務(wù)器的負(fù)載也就越來(lái)越高。這種情況下，我們就必須提升WWW服務(wù)器的能力，以滿足以益增長(zhǎng)的服務(wù)請(qǐng)求。這時(shí)，我們就面臨兩種選擇：

1)升級(jí)WWW服務(wù)器，采用更快的CPU，增加更多的內(nèi)存，使其更具有POWER;但日益增長(zhǎng)的服務(wù)請(qǐng)求又會(huì)使服務(wù)器再次過(guò)載，需要再次升級(jí)，這樣就陷入了升級(jí)的怪圈。還有，升級(jí)時(shí)還得考慮到服務(wù)如何接續(xù)，能否中止!

2)增加WWW服務(wù)器，讓多臺(tái)服務(wù)器來(lái)完成相同的服務(wù)。

這種方法就是服務(wù)器集群，通過(guò)并行技術(shù)來(lái)大大提升系統(tǒng)性能。也就是這一章的主要內(nèi)容，這種方法具有很好的擴(kuò)展性，而且可以最大限度地利用已有投資。

1.1.集群的概念

集群，是一組獨(dú)立的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)松耦合的多處理器系統(tǒng)，它們之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的通信。應(yīng)用程序可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)共享內(nèi)存進(jìn)行消息傳送，實(shí)現(xiàn)分布式計(jì)算機(jī)。

近幾年來(lái)，微處理器、內(nèi)存、總線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有了非常大的進(jìn)步，軟件的并行技術(shù)也有了非常大的進(jìn)步，這使得讓一組廉價(jià)的個(gè)人電腦與工作站協(xié)同工作成為可能，甚至可以與擁有強(qiáng)大的芯片處理能力的超級(jí)計(jì)算機(jī)競(jìng)爭(zhēng)。

比如，16個(gè)普通微處理器組成的集群系統(tǒng)可以達(dá)到億次級(jí)浮點(diǎn)計(jì)算機(jī)能力，而且總的成本小于40萬(wàn)元。

不幸的是，建造一個(gè)集群并不是一件簡(jiǎn)單的事件。集群的組成部分必須根據(jù)要運(yùn)行的主要應(yīng)用進(jìn)行調(diào)整，以使之運(yùn)行在最佳狀態(tài)。這此因素帶來(lái)的結(jié)果就是，建造集群系統(tǒng)不是只有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的方案，在本章中，我們就會(huì)看到許多種建造方案。

集群技術(shù)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的前沿領(lǐng)域，筆者也僅是略有了解，希望本文能起到拋磚引玉之用。

1.2.并行技術(shù)

這是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的建造四節(jié)點(diǎn)的小集群系統(tǒng)的例子，它是構(gòu)建在Linux操作系統(tǒng)上，通過(guò)MPICH軟件包實(shí)現(xiàn)的，希望這個(gè)小例子能讓大家對(duì)集群系統(tǒng)的構(gòu)建有一個(gè)最基本的了解。

2.使用MPICH構(gòu)建一個(gè)四節(jié)點(diǎn)的集群系統(tǒng)

這是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的建造四節(jié)點(diǎn)的小集群系統(tǒng)的例子，它是構(gòu)建在Linux操作系統(tǒng)上，通過(guò)MPICH軟件包實(shí)現(xiàn)的，希望這個(gè)小例子能讓大家對(duì)集群系統(tǒng)的構(gòu)建有一個(gè)最基本的了解。

2.1 所需設(shè)備

1).4臺(tái)采用Pentium II處理器的PC機(jī)，每臺(tái)配  
置64M內(nèi)存，2GB以上的硬盤(pán)，和EIDE接口的光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。

2).5塊100M快速以太網(wǎng)卡，如SMC 9332 EtherPower 10/100(其中四塊卡用于連接集群中的結(jié)點(diǎn)，另外一塊用于將集群中的其中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)與其它網(wǎng)絡(luò)連接。)

3).5根足夠連接集群系統(tǒng)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的，使用5類非屏蔽雙絞線制作的RJ45纜線

4).1個(gè)快速以太網(wǎng)(100BASE-Tx)的集線器或交換機(jī)

5).1張Linux安裝盤(pán)

2.2 構(gòu)建說(shuō)明

對(duì)計(jì)算機(jī)硬件不熟的人，實(shí)施以下這些構(gòu)建步驟會(huì)感到吃力。如果是這樣，請(qǐng)找一些有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人士尋求幫助。

1. 準(zhǔn)備好要使用的采用Pentium II處理器的PC機(jī)。確信所有的PC機(jī)都還沒(méi)有接上電源，打開(kāi)PC機(jī)的機(jī)箱，在準(zhǔn)備與網(wǎng)絡(luò)上的其它設(shè)備連接的PC機(jī)上安裝上兩塊快速以太網(wǎng)卡，在其它的PC機(jī)上安裝上一塊快速以太網(wǎng)卡。當(dāng)然別忘了要加上附加的內(nèi)存。確定完成后蓋上機(jī)箱，接上電源。

2. 使用4根RJ45線纜將四臺(tái)PC機(jī)連到快速以太網(wǎng)的集線器或交換機(jī)上。使用剩下的1根RJ45線將額外的以太網(wǎng)卡(用于與其它網(wǎng)絡(luò)相連的那塊，這樣機(jī)構(gòu)就可以用上集群)連接到機(jī)構(gòu)的局域網(wǎng)上(假定你的機(jī)構(gòu)局域網(wǎng)也是快速以太網(wǎng))，然后打開(kāi)電源。

3. 使用LINUX安裝盤(pán)在每一臺(tái)PC機(jī)上安裝。請(qǐng)確信在LINUX系統(tǒng)中安裝了C編譯器和C的LIB庫(kù)。當(dāng)你配置TCP/IP時(shí)，建議你為四臺(tái)PC分別指定為192.168.1.1、192.168.1.2、192.168.1.3、192.168.1.4。第一臺(tái)PC為你的服務(wù)器節(jié)點(diǎn)(擁有兩塊網(wǎng)卡的那臺(tái))。在這個(gè)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)上的那塊與機(jī)構(gòu)局域網(wǎng)相連的網(wǎng)卡，你應(yīng)該為其指定一個(gè)與機(jī)構(gòu)局域網(wǎng)吻合的IP地址。

4.當(dāng)所有PC都裝好Linux系統(tǒng)后，編輯每臺(tái)機(jī)器的/etc/hosts文件，讓其包含以下幾行：

192.168.1.1 node1 server

192.168.1.2 node2

192.168.1.3 node3

192.168.1.4 node4

編輯每臺(tái)機(jī)器的/etc/hosts.equiv文件，使其包含以下幾行：

node1

node2

node3

node4

$p#

以下的這些配置是為了讓其能使用MPICH’s p4策略去執(zhí)行分布式的并行處理應(yīng)用。

1. 在服務(wù)器節(jié)點(diǎn)  
，建一個(gè)/mirror目錄，并將其配置成為NFS服務(wù)器，并在/etc/exports文件中增加一行：

/mirror node1(rw) node2(rw) node3(rw) node4(rw)

2. 在其他節(jié)點(diǎn)上，也建一個(gè)/mirror目錄，關(guān)在/etc/fstab文件中增加一行：

server:/mirror /mirror nfs rw,bg,soft 0 0

3. /mirror這個(gè)目錄從服務(wù)器上輸出，裝載在各個(gè)客戶端，以便在各個(gè)節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行軟件任務(wù)的分發(fā)。

4. 在服務(wù)器節(jié)點(diǎn)上，安裝MPICH。MPICH的文檔可在

http://www.mcs.anl.gov/mpi/mpich/docs.html獲得。

5.任何一個(gè)集群用戶(你必須在每一個(gè)節(jié)點(diǎn)新建一個(gè)相同的用戶)，必須在/mirror目錄下建一個(gè)屬于它的子目錄，如/mirror/username，用來(lái)存放MPI程序和共享數(shù)據(jù)文件。這種情況，用戶僅僅需要在服務(wù)器節(jié)點(diǎn)上編譯MPI程序，然后將編譯后的程序拷貝到在/mirror目錄下屬于它的的子目錄中，然后從他在/mirror目錄下屬于它的的子目錄下使用p4 MPI策略運(yùn)行MPI程序。

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