IT-Management in der Praxis Seminar ? WS 2004/05 - am ...

Aufbau eines Clusters 5
Abbildung 2: ” Tungsten“-Linuxcluster am National Center for Supercomputer Applications
[NCSA04]
Die im Vergleich zu Hauptspeicherzugriffen niedrigen Bandbreiten und vor allem hohen Latenzzeiten
sind unbrauchbar für verteilte Anwendungen mit mittlerem oder hohen Kommunikationsaufwand.
Neben der Hardware eines Verbindungsnetzwerkes hat auch das eingesetzte
Kommunikationsprotokoll einen entscheidenden Einfluss auf die Anwendbarkeit eines Clustersystems.
So kann beispielsweise das von einigen Ethernets verwendete CSMA/CD-Protokoll
(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection), das unkoordiniertes Senden erlaubt und
auf Kollisionen mit erneutem Senden reagiert, im Prinzip keine Garantien bezüglich der Latenzzeit
geben und ist somit in HPC-Systemen unbrauchbar.
Aus diesen Gründen werden in dedizierten Clustern leistungsfähigere, aber auch sehr viel
teurere Netzwerktechnologien eingesetzt, die Bandbreiten von mehreren Gigabit pro Sekunde
und Latenzzeiten im Bereich einiger Mikrosekunden erreichen. Die wichtigsten Vertreter
sind das von der Firma Myricom entwickelte Myrinet [Myri04], die Standards SCI (Scalable
Coherent Interface) [SCI 04] und InfiniBand [Infi04], das QsNet von Quadrics [Quad04]
sowie Switched Gigabit Ethernet. Diese Netzwerke übertreffen teilweise die Leistungsfähigkeit
der in Computersystemen eingesetzten Bussysteme wie PCI oder auch PCI-X, die den
Prozessor mit externen Geräten wie eben auch dem Netzwerkadapter verbinden. Dieser Verbindungsengpass
soll durch neue Technologien wie PCI Express oder auch eine direkte Anbindung
an den Speicherbus behoben werden. Eine detaillierte Beschreibung von Hochleistungs-
Verbindungsnetzwerken wird in dem folgenden Seminarbeitrag gegeben.
2.3 Topologien
Die Topologie eines Netzwerks beschreibt die Organisation der Verbindungen zwischen den
Knoten und ist somit entscheidend für die Erreichbarkeit von Rechnern im Netz sowie die
Ausfallsicherheit des Systems. Kommt es beispielsweise zu einer Unterbrechung in der Verbindung
zweier Rechner, so können diese trotzdem weiterhin miteinander kommunizieren, falls
die Möglichkeit einer alternativen Wegewahl besteht.
Seminar – IT-Management in der Praxis