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講述集群存儲技術與共享存儲

Linux集群計算已經改變了高性能計算領域的組成結構:低價的Linux集群系統正在取代那些昂貴的、傳統意義上的超級計算機,開始被應用于解決那些更富挑戰性的高性能計算問題。

為了充分發揮Linux集群系統的潛在性能,我們需要一種新的存儲機制,基于對象的集群存儲技術應運而生?;趯ο蟮募捍鎯夹g是一種新存儲系統的基礎,無論是在存儲容量還是在存取性能方面,它都有著良好的可擴展性。這些使得該技術可以滿足功能強大的Linux集群系統對存儲方面的需求。

近年來,在科學研究和工程計算等領域,高性能集群計算技術的卓越成就大家有目共睹。高性能集群技術已逐漸占據了高性能計算的主導地位,這一點從2003 年11月公布的世界高性能計算機排行榜中體現無疑。在該排行榜前500臺的超級計算機里,有208臺采用了集群系統,集群系統已是當前高性能計算機最流行的體系結構。

現在,這種流行趨勢正由科學工程計算領域向商用領域蔓延。地質學家們正致力于研究更強大的地震分析技術,以獲取地球結構更精細的圖片,從而用來指導油田的鉆探和開發;制藥公司正在海量的基因庫中努力尋求對人類疾病更深入的理解和認識,從而可以開發出更有效的藥物或治療方法; 而我們熟知的一些門戶網站,如Yahoo和Google,則需要對因特網上浩如煙海的數據進行檢索和分類,從而提供給世界各地的人們使用。所有這些領域,都成為Linux集群計算系統大顯身手的地方。同時,不得不看到,Linux集群計算的廣泛應用也帶來了新的挑戰。以上介紹集群存儲技術。

對共享存儲性能的需求不斷增長

除了對高性能計算方面的需求外,上述各商業應用還有著一個共同的特點:它們都需要高性能的I/O支持。確保集群系統得到高效使用的必備條件是,它可以對 TB(1TB=1000GB,1GB=1000MB)量級的共享數據進行快速訪問。沒有這一點,集群系統的性能將會大幅降低。為了簡化應用系統的開發和維護,這些共享數據必須對計算集群上的所有進程都可用。隨著集群系統的規模越來越大、節點越來越多,為實現各個節點對共享數據的高效訪問,對存儲系統的要求也越來越高,傳統的、基于網絡的存儲系統已經不能提供滿足這種共享訪問所必需的性能。

例如,在動畫生成應用中(這方面最早和最有名的例子是電影《泰坦尼克號》的特效生成,它使用了一個包含160個節點的Linux集群系統),需要將場景生成任務分發到上百個計算節點上,其中每個節點負責生成最終場景中一個單獨的部分。共享的場景和人物信息,以及每一幀的渲染指令必須能夠為每一個參與計算的節點所訪問,而每個節點計算一幀會產生大約 50MB的輸出。最后各個單獨的幀依次組合,得到完整的一幅畫面。這樣的流程是許多集群計算應用過程中常見的數據訪問情形。

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