Các mô hình tính toán phân tán: Tính toán cụm máy tính, trình bày mô hình ứng dụng cụ thể trong thực tế.

Các mô hình tính toán phân tán: Tính toán cụm máy tính, trình bày mô hình
ứng dụng cụ thể trong thực tế.
MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
1. Tổng quan về tính toán song song phân cụm 2
1.1. Phân cụm và tính toán phân cụm 2
1.1.1. Phân cụm là gì ? 2
1.1.2. Tính toán song song phân cụm là gì ? 3
1.2. Phân loại các phân cụm tính toán 3
1.2.1. Phân cụm Thông lượng (Throughput Cluster) 4
1.2.2. Phân cụm Khả năng (Capability cluster) 5
1.3. Các ưu và nhược điểm của phân cụm và tính toán song song
phân cụm : 6
1.4. Mô hình kiến trúc và các thành phần của hệ thống tính toán
song song phân cụm 7
1.4.1. Các nút tính toán và các thiết bị phần cứng kết nối : 8
1.4.2. Các công cụ quản trị hệ thống phân cụm tính toán: 10
1.5. Hệ thống quản lý tài nguyên và phân tải PBS 12
1.5.1. Chức năng của PBS 12
1.5.2. Các thành phần chính 14
2. Mô hình ứng dụng cụ thể trong thực tế : Hệ thống Bkluster 16
2.1. Các thành phần của BKCluster 16
2.2. Hoạt động 17
TÀI LIỆU THAM KHẢO 20
Các mô hình tính toán phân tán: Tính toán cụm máy tính, trình bày mô hình
ứng dụng cụ thể trong thực tế.
1 Tổng quan về tính toán song song phân cụm
1.1. Phân cụm và tính toán phân cụm
Trong một vài thập niên gần đây, sự phát triển của mạng máy tính đã
tạo điều kiện cho sự phát triển của các hệ thống phân tán. Cùng với
sự phát triển đó, các xử lý tính toán đòi hỏi khả năng xử lý mạnh

trước đấy vốn là độc quyền của các máy tính lớn (main frame), nhưng
nay đang dần chuyển sang các hệ thống xử lý phân tán. Trong các hệ
thống xử lý phân tán, mô hình xử lý song song phân cụm đang chiếm
một vị trí quan trọng.
1.1.1. Phân cụm là gì ?
Phân cụm (cluster) là một thuật ngữ còn khá mơ hồ trong nền công
nghiệp máy tính. Tùy theo ngữ cảnh mà nó được hiểu theo những ý
nghĩa khác nhau. Hiểu theo nghĩa chung nhất, phân cụm là thuật ngữ
dùng để chỉ một kiến trúc hệ thống song song bao gồm một tập các
máy tính được liên kết một cách vật lý với nhau thông qua một mạng
máy tính tốc độ cao và được coi là một máy tính duy nhất nhằm thực
hiện một công việc phức tạp nào đó. Mỗi máy tính trong cluster đó
đuợc gọi là một nút tính toán (compute- node).
Trước đây, khi phải giải quyết một bài toán phức tạp, một máy tính
đơn gặp phải rất nhiều khó khăn, đặc biệt là chi phí về thời gian thực
hiện, thường thì chi phí thời gian thực hiện là không thể chấp nhận
được. Sự ra đời của phân cụm nhằm nâng cao khả năng xử lý, tính
toán dựa trên sự kết hợp các máy tính lại, kết hợp sức mạnh tính toán
của nhiều máy tính. Điều này tạo ra một sức mạnh tính toán cao hơn
và có thể đáp ứng được các yêu cầu để thực hiện các bài toán phức
tạp. Nhưng việc kết hợp các máy tính đơn lại với nhau không có nghĩa
sẽ tạo ra được một hệ thống có sức mạnh tính toán bằng tổng sức
Các mô hình tính toán phân tán: Tính toán cụm máy tính, trình bày mô hình
ứng dụng cụ thể trong thực tế.
mạnh tính toán của từng nút trong đó. Hiệu năng của toàn bộ hệ
thống sẽ bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau.
1.1.2. Tính toán song song phân cụm là gì ?
Tính toán (xử lý) phân cụm là các tính toán (xử lý) dựa trên các phân
cụm, sử dụng sức mạnh xử lý của phân cụm để giải quyết một bài
toán phức tạp nào đó. Đây là môt trong những công nghệ tính toán,

xử lý hàng đầu trong môi trường tính toán hiệu năng cao. Thường các
bài toán đầu vào là các bài toán đòi hỏi nhiều chi phi về tài nguyên
tính toán. Nếu sử dụng mô hình tính toán thông thường, dựa trên sức
mạnh xử lý đơn lẻ của từng máy tính đơn vi xử lý thì hoàn toàn không
thể chấp nhận được. Nếu như sử dụng các máy tính lớn đa vi xử lý
thì thời gian xử lý có thể chấp nhận được nhưng chi phí cho máy tính
lớn là quá cao, vượt ngoài khả năng đáp ứng của người sử dụng. Vì
vậy, công nghệ tính toán song song phân cụm là một trong những
giải pháp hàng đầu được lựa chọn.
1.2. Phân loại các phân cụm tính toán
Môi trường tính toán hiệu năng cao là mảnh đất màu mỡ đối với sự
phát triển của công nghệ tính toán song song phân cụm. Hiện nay,
trên thế giới có khá nhiều công ty sản xuất dẫn đầu trong nhưng công
nghệ tính toán hiệu năng cao như IBM, HP, Sun v.v… cung cấp các hệ
thống phân cụm với nhưng quy mô, phân loại khác nhau, nhưng nhìn
một cách tổng quát thì có thể phân loại các phân cụm và tính toán
phân cụm thành 2 loại chính dựa trên đặc tính sử dụng tài nguyên
tính toán của bài toán đầu vào do phân cụm đó xử lý là Phân cụm
Thông lượng và Phân cụm Năng lực.
Các mô hình tính toán phân tán: Tính toán cụm máy tính, trình bày mô hình
ứng dụng cụ thể trong thực tế.
1.2.1. Phân cụm Thông lượng (Throughput Cluster)
Phân cụm Thông lượng được triển khai để thực hiện các lớp bài toán
nhỏ tương đối giống nhau. Mỗi một nút tính toán trong phân cụm này
có đầy đủ năng lực và tài nguyên tính toán để giải quyết bất cứ một
bài toàn nhỏ nào thuộc lớp các bài toán mà phân cụm có thể đáp ứng.
Phân cụm loại này được tối ưu để làm tăng khả năng xử lý các bài
toán bằng cách phân phối các bài toán về các nút tính toán, điều này
dẫn đến khả năng xử lý tăng lên, tải làm việc chung sẽ được phân đều
và được thực hiện song song. Việc phân phối bài toán vào từng nút

trong phân cụm được thực hiện nhờ các công cụ cân bằng tải. Đây là
một công cụ quan trọng, được sử dụng nhiều trong các hệ thống phân
cụm tính toán loại này. Công cụ cân bằng tải dựa trên tải đầu vào của
phân cụm, sử dụng những giải thuật và cơ chế cân bằng tải, sẽ xác
định các tải tương ứng cho từng nút trong hệ thống phân cụm. Việc
xác định được các tải tương ứng với từng nút rất quan trọng, điều này
ảnh hưởng rất lớn đến hiệu năng của toàn bộ hệ thống. Sự phân tải
không hợp lý sẽ làm giảm hiệu năng, thậm chí có thể làm cho bài
toán đầu vào không thể thực hiện được trên hệ thống.
Các mô hình tính toán phân tán: Tính toán cụm máy tính, trình bày mô hình
ứng dụng cụ thể trong thực tế.
Phân cụm thông lượng
1.2.2. Phân cụm Khả năng (Capability cluster)
Phân cụm Khả năng được triển khai để thực hiện các bài toán đặc biệt
mà khi thực thi trên các hệ thống đơn thường không có hiệu quả cao.
Như chúng ta đã biết, các hệ thống phân cụm với một tập các nút tính
toán sẽ có chi phí rẻ hơn so với một hệ thống đơn nhất với cùng số
lượng vi xử lý. Với hệ thống phân cụm loại này, các nút tính toán sẽ
cùng nhau chia sẻ bài toán, mỗi nút sẽ thực hiện một phần bài toán
tương ứng với đúng khả năng thực hiện của mình. Các phần bài toán
đó sẽ được thực hiện trên các nút song song và đồng thời. Việc phân
rã bài toán thành các phần để chạy trên các nút tính toán phụ thuộc
nhiều vào các giải thuật và kỹ thuật lập trình song song.
Phân cụm Khả năng
Các mô hình tính toán phân tán: Tính toán cụm máy tính, trình bày mô hình
ứng dụng cụ thể trong thực tế.
1.3. Các ưu và nhược điểm của phân cụm và tính toán
song song phân cụm :
Chúng ta có thể thấy rõ hai lý do chính và cũng là ưu điểm của công
nghệ phân cụm và tính toán song song phân cụm đối với các công

nghệ tính toán cổ điển với máy tính lớn đa vi xử lý là tỉ số giữa giá
thành/hiệu năng và tính khả mở.
Sau đây là môt số ưu điểm chính của của phân cụm và tính toán song
song phân cụm :
− Chi phí thấp : điều này có thể thấy rõ ràng và là một trong
những ưu điểm chính của phân cụm và tính toán song song
phân cụm. Chi phí bỏ ra để có được một hệ thống phân cụm tính
toán song song thường nhỏ hơn rất nhiều so với chi phí cho một
hệ thống máy tính lớn có hiệu năng tương đương.
− Tính khả mở : với nhiều bài toán có tải tương đối lớn, có thể
thấy rõ rằng khả năng xử lý của một đơn vị tính toán đơn vi xử
lý không thể đáp ứng được, ít nhất là ràng buộc về mặt thời gian
thực hiện. Khi đó, phân cụm và tính toán song song phân cụm là
một cách đơn giản để giải quyết bài toán mà vẫn thỏa mãn được
những ràng buộc có sẵn đó.
− Tính đáp ứng : dễ dàng thích ứng với các hình trạng khác nhau,
chẳng hạn như hình trạng mạng kết nối các nút tính toán với
nhau. Điều này hết sức quan trọng vì các nhà cung cấp thường
chỉ đưa ra các hình trạng(cấu hình) rất hạn chế.
− Tính tin cậy, sẵn sàng và dịch vụ : Một hệ thống lớn có nhiều
thành phần thường hay gặp phải lỗi hơn những hệ thống nhỏ.
Điều này là khá dễ hiểu, vì một hệ thống lớn thường phức tạp và
có nhiều thành phân hơn các hệ thống nhỏ. Khi một thành phần
chính là phần cứng hoặc phần mềm gặp lỗi thì thường làm toàn
bộ hệ thống lỗi. Đối với các hệ thống lớn khi gặp lỗi của một
thành phần thường làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức mạnh
tính toán của toàn bộ hệ thống. Nhưng trong trường hợp của
Các mô hình tính toán phân tán: Tính toán cụm máy tính, trình bày mô hình
ứng dụng cụ thể trong thực tế.
phân cụm tính toán thì ảnh hưởng do lỗi của môt thành phần

trong hệ thống là không đáng kể và thường dễ giải quyết. Khi
một hệ thống phân cụm thực hiện các công việc, chúng ta hoàn
toàn có khả năng bổ sung thêm tài nguyên phục vụ tính toán
cho toàn bộ hệ thống, chẳng hạn có thể thêm một vài nút tính
toán vào phân cụm trong khi phân cụm đó vẫn đang thực hiện
tính toán và xử lý. Việc loại bỏ một nút nào đó gặp lỗi trong hệ
thống phân cụm cũng có thể thực hiện nhờ khả năng dung thứ
lỗi ( Fault tolerent).
− Đổi mới công nghệ nhanh : vì đây là một trong nhưng công nghệ
hàng đầu trong môi trường tính toán hiệu năng cao. Do đó, sự
đổi mới công nghệ nhanh chóng là hoàn toàn dễ hiểu.
1.4. Mô hình kiến trúc và các thành phần của hệ
thống tính toán song song phân cụm
Một phân cụm tính toán được cấu thành bởi nhiều thành phần phần
cứng và phần mềm khác nhau và sự tương tác giữa các thành phần là
rất phức tạp. Việc xây dựng mô hình kiến trúc và xác định rõ các
thành phần của hệ thống tính toán song song phân cụm cũng như sự
tương tác qua lại giữa chúng gặp phải nhiều khó khăn và đòi hỏi
nhiều công sức. Nhưng công việc này hết sức quan trọng và cần thiết.
Kết quả đạt được chính là mô hình phân lớp của một hệ thống tính
toán song song phân cụm điển hình :
Các mô hình tính toán phân tán: Tính toán cụm máy tính, trình bày mô hình
ứng dụng cụ thể trong thực tế.

Mô hình phân lớp của phân cụm tính toán
Dựa vào mô hình phân lớp của hệ thống tính toán song song phân
cụm ở trên, chúng ta có thể thấy rõ được các thành phần chính và
phần nào vị trí, quan hệ của chúng:
− Các ứng dụng người dùng
− Các công cụ phát triển và thư viện lập trình song song

− Giao thức truyền thông
− Phần cứng kết nối
− Các nút tính toán
− Các công cụ quản trị phân cụm tính toán
1.4.1. Các nút tính toán và các thiết bị phần cứng kết nối :
Như đã nói ở trên, một hệ thống phân cụm tính toán song song sẽ
bao gồm một tập các nút. Mỗi nút này có thể là một máy tính đơn vi
xử lý hoặc đa vi xử lý nhưng tùy vào nhiệm vụ chức năng của chúng
mà có thể phân loại như sau:
− Các nút tính toán : đây là loại nút chính của một hệ thống phân
cụm tính toán. Chức năng của loại nút này chính là thực hiện các
thao tác tính toán xử lý.
− Các nút quản trị hệ thống phân cụm : đây là các nút thực hiện
nhiệm vụ quản trị toàn bộ hệ thống phân cụm tính toán.
Các mô hình tính toán phân tán: Tính toán cụm máy tính, trình bày mô hình
ứng dụng cụ thể trong thực tế.
− Các nút lưu trữ : đây là các nút làm nhiệm vụ lưu trữ dữ liệu và
đáp ứng các đòi hỏi về mặt dữ liệu đối với các nút khác trong
phân cụm tính toán.
− Các nút hiển thị nội dung : đây là các nút làm nhiệm vụ hiển thị
thông tin đảm bảo sự tương tác giữa phân cụm và người sử
dụng.
Tùy vào cấu hình cụ thể của phân cụm tính toán mà có thể có hoặc
không có đầy đủ các loại nút, nhưng để đảm bảo một hệ thống phân
cụm tính toán hoạt động được phải có ít nhất các nút tính toán và các
nút quản trị hệ thống phân cụm.
Ngoài ra, trong một hệ thống phân cụm tính toán, để kết nối các nút
lại với nhau, đòi hỏi phải có các thiết bị phần cứng liên kết, kết nối.
Các thiết bị phần cứng đó sẽ tạo thành môt mạng kết nối các nút,
thông thường là một mạng kết nối tốc độ cao (Fast Ethernet, ATM

thường được sử dụng) và có phạm vi kết nối nhỏ. Thông qua mạng
kết nối này, các nút trong hệ thống phân cụm có thể liên lạc, trao đổi
dữ liệu với nhau. Kết quả là các nút kết nối với nhau trong hệ thống
phân cụm sẽ tạo thành một khối thống nhất, nếu đứng từ bên ngoài
hệ thống nhìn vào có thể coi như một máy tính đơn nhất, có sức
mạnh tổng hợp của nhiều nút.
Các mô hình tính toán phân tán: Tính toán cụm máy tính, trình bày mô hình
ứng dụng cụ thể trong thực tế.
Các loại nút trong phân cụm tính toán
1.4.2. Các công cụ quản trị hệ thống phân cụm tính toán:
Mỗi hệ thống phân cụm tính toán là sự kết hợp của nhiều máy tính,
hay nói cách khác là nhiều nút liên kết lại với nhau thông qua một
mạng kết nối tốc độ cao. Chúng ta có thể thấy rõ một hệ thống với
nhiều thành phần liên kết với nhau như vậy là khá phức tạp. Việc
điều hành quản trị, đảm bảo hoạt động thống suốt cho hệ thống đòi
hỏi phải có các công cụ và phần mềm chuyên dụng đảm nhiệm. Do
đó, các công cụ và phần mềm quản trị phân cụm là một thành phần
quan trọng và không thể thiếu được trong một hệ thống phân cụm
tính toán.
Các công cụ quản trị hệ thống phân cụm tính toán : là các gói phần
mềm làm nhiệm vụ quản trị hệ thống phân cụm tính toán, đảm bảo
cho các hoạt động được tiến hành một cách thông suốt và làm tăng
hiệu năng hoạt động của toàn bộ hệ thống.
Các mô hình tính toán phân tán: Tính toán cụm máy tính, trình bày mô hình
ứng dụng cụ thể trong thực tế.
Tùy theo các cấu hình cụ thể của hệ thống phân cụm và của các gói
phần mềm quản trị hệ thống phân cụm mà chúng được cài đặt trên
các nút quản trị, các nút lưu trữ và các nút tính toán.
Hiện nay, trên thế giới, trong môi trường tính toán phân tán hiệu
năng cao, có khá nhiều công cụ quản trị hệ thống phân cụm. Mỗi

công cụ lại có những điểm mạnh, điểm yếu riêng nhưng chúng ta có
thể phân chúng vào hai nhóm chính: các công cụ quản trị hệ thống
phân cụm tính toán trong môi trường kinh doanh và các công cụ quản
trị hệ thống phân cụm tính toán trong môi trường khoa học.
Tên gói công cụ Nhà sản xuất
Codine - Computing in Distrib.

Network Envn.
GENIAS GmbH,

Germany
Connect:Queue Sterling Corp., USA
Load Balancer Unison Software, USA
Load Leveler IBM Corp., USA
LSF - Load Sharing Facility Platform Computing,

Canada
NQE - Network Queuing Envn. Craysoft Corp., USA
Task Broker Hewlett-Packard Corp.
Bảng 1-1:Các gói phần mềm quản trị trong môi trường kinh doanh
Tên gói công cụ
Nhà sản xuât
Batch UCSF, USA
CCS - Computing Centre

Software
Paderborn,
Germany
Condor Wisconsin State

University, USA
DJM - Distributed Job Manager Minnesota
Supercomputing
PRM - Prospero Resource

Manager
University of

Southern California
PBS - Portable Batch System NASA Amass &

LLNL, USA
Các mô hình tính toán phân tán: Tính toán cụm máy tính, trình bày mô hình
ứng dụng cụ thể trong thực tế.
Bảng 1-1:Các gói phần mềm quản trị trong môi trường nghiên cứu
khoa học
1.5. Hệ thống quản lý tài nguyên và phân tải PBS
PBS là một hệ phân tải linh động được phát triển riêng cho việc quản
lý tài nguyên tính toán không gian của NASA. PBS hiện nay đã trở
thành một hệ phân tải hàng đầu trong các siêu máy tính và trở thành
chuẩn cho các hệ thống bó trên Linux.
1.5.1. Chức năng của PBS
PBS cung cấp rất nhiều chức năng và lợi ích cho các hệ thống tính
toán hiệu năng cao. Sau đây là một số chức năng quan trọng nhất
của PBS:
− Chia sẻ tài nguyên cung cấp một cơ chế lập lịch cho các công
việc một cách trong suốt trên bất kỳ một hệ thống PBS nào, bởi
bất kỳ người sử dụng nào có thẩm quyền. Công việc có thể được
yêu cầu từ một máy client bất kỳ, cục bộ hay từ xa.
− Giao diện sử dụng đồ hoạ giúp người sử dụng chuyển các yêu

cầu tính toán ở chế độ lô (batch) hoặc chế độ tương tác
(interactive); truy vấn các công việc, hàng đợi công việc và tình
trạng hệ thống; và theo dõi sự tiến triển của các công việc.
Ngoài ra PBS cũng hỗ trợ giao diện sử dụng chế độ dòng lệnh
cho những người sử dụng chuyên nghiệp.
− Cơ chế bảo mật cho phép quản trị thiết lập hoặc huỷ bỏ việc
truy cập đến PBS của một người sử dụng, một nhóm người, một
máy hoặc một mạng nào đó.
− Nhật ký cho phép ghi lại tất cả các hoạt động trên của hệ thống
theo từng người, từng nhóm người hoặc từng máy.
− Tự động chuyển tệp là cơ chế sao chép các tệp cần thiết cho
việc thực hiện một công việc trên các máy trạm tính toán. Các
tệp cần chuyển có thể là các tệp dữ liệu hoặc các tệp thực thi.
Các mô hình tính toán phân tán: Tính toán cụm máy tính, trình bày mô hình
ứng dụng cụ thể trong thực tế.
− Hỗ trợ các công việc song song cho phép hoạt động cùng với các
thư viện lập trình song song như MPI, PVM và HPF. Các chương
trình có thể được lập lịch để chạy trên các hệ đa bộ xử lý hoặc
trên các hệ thống đa máy tính.
− Hỗ trợ tính toán lưới cung cấp công nghệ siêu tính toán (meta-
computing)và tính toán lưới, bao gồm việc hỗ trợ cho GGT
(Globus Grid Toolkit)
− Giao diện lập trình được PBS cung cấp để người lập trình có thể
tự viết các lệnh mới cho PBS, tích hợp PBS vào các ứng dụng
của họ hoặc cài đặt các cơ chế lập lịch riêng.
− Tự động phân tải là cơ chế cho phép phân tải các công việc trên
các tài nguyên của hệ thống bó.
− Hỗ trợ nhiều hệ thống máy tính và nhiều hệ điều hành bao gồm
o Cray using Unicos 8, 9, 10 or MK2
o IBM 590, IBM SP using AIX 4

o Silicon Graphics systems using IRIX 5.x or 6.x
o Sun Sparc using SunOS 4.1 or Solaris 2.5 (5.5)
o AMD/Intel/Cyrix systems using Linux or FreeBSD
Các mô hình tính toán phân tán: Tính toán cụm máy tính, trình bày mô hình
ứng dụng cụ thể trong thực tế.
1.5.2. Các thành phần chính
Các thành phần chính của PBS
Module quản lý công việc là thành phần trung tâm của PBS. Tất cả
các thành phần khác của PBS giao tiếp với module quản lý công việc
qua một địa chỉ IP duy nhất. Chức năng của module quản lý công việc
là cung cấp các dịch vụ lô, như là nhận/tạo ra các công việc lô (batch
công việc), thay đổi các công việc, bảo vệ công việc khi có sự cố hệ
thống, và thực hiện công việc (chuyển công việc cho module thực thi
công việc). Module này quản lý một hoặc nhiều hàng đợi công việc
(queue), một công việc phải thuộc vào một hàng đợi. Các hàng đợi
được server quản lý bởi một tập thuộc tính như kiểu, tài nguyên,
tên,
Module thực thi công việc là một tiến trình ngầm (daemon) làm nhiệm
vụ thực thi tất cả các công việc do module quản lý công việc gửi đến.
Khi module thực thi công việc nhận được một bản sao của công việc
gửi đến từ module quản lý công việc thì nó sẽ tạo ra một session
giống như session của người sử dụng khi login vào hệ thống và thực
Các mô hình tính toán phân tán: Tính toán cụm máy tính, trình bày mô hình
ứng dụng cụ thể trong thực tế.
hiện công việc đó. module thực thi công việc được chạy trên tất cả
các trạm tính toán trên hệ thống bó.
Module quản lý tài nguyên là thành phần bổ trợ cho phân hệ lập lịch.
Module quản lý tài nguyên hệ thống cung cấp cho phân hệ lập lịch
những thông tin và tài nguyên của hệ thống cục bộ. Cơ chế hoạt động
của 2 module theo mô hình client/server. Module quản lý tài nguyên

đóng vai trò server, lắng nghe các yêu cầu từ phân hệ lập lịch (đóng
vai trò client). Thông tin trao đổi bao gồm danh sách tên các tài
nguyên và các giá trị tương ứng. Trong hệ thống quản lý tải PBS,
module quản lý tài nguyên được ghép với module thực thi công việc.
Trong hệ thống xử lý song song, các tài nguyên hệ thống có vai trò
quan trọng. Cụ thể hơn nữa, tài nguyên hệ thống là các nút tính toán,
các gói phần mềm hoặc là những gì mà công việc sẽ sử dụng trong
quá trình chạy như thời gian CPU, bộ nhớ thực hoặc bộ nhớ ảo. Các
tài nguyên được quản lý trong phân hệ quản lý tài nguyên có thể
được phân chia thành hai loại khác nhau. Loại thứ nhất là các tài
nguyên dùng xác định một công việc có thể được đưa vào chạy hay
không như số CPU, số bộ nhớ, không gian đĩa . . . Dạng thứ hai là các
tài nguyên dùng giám sát một công việc đang trong quá trình thực
hiện như thời gian CPU, số phiên, tải . . .
Nhìn chung khi một công việc được đệ trình để thực hiện, công việc
đó sẽ được đưa vào các hàng đợi. Sau đó module lập lịch sẽ lấy thông
tin về các tài nguyên từ phân hệ quản lý tài nguyên và tiến hành lập
lịch cho công việc mới. Nếu các tài nguyên của công việc mới không
vượt quá khả năng của hệ thống thì công việc đó sẽ được phân bổ tài
nguyên để bắt đầu chạy tại một thời điểm nào đó.
Bộ lập lịch là một tiến trình ngầm khác cung cấp các cơ chế điều
khiển công việc, xác định xem công việc sẽ được chạy ở đâu và chạy
khi nào. PBS cung cấp một giao diện lập trình giữa bộ lập lịch và
Các mô hình tính toán phân tán: Tính toán cụm máy tính, trình bày mô hình
ứng dụng cụ thể trong thực tế.
server giúp người lập trình có thể tạo một bộ lập lịch riêng phù hợp
với hệ thống.
2. Mô hình ứng dụng cụ thể trong thực tế : Hệ
thống Bkluster
Hệ thống BKCluster cho phép một người dùng từ xa, có thể soạn

thảo, dịch, debug và chạy chương trình song song.
Hệ thống BKCluster được xây dựng trên cơ sở tích hợp các sản phẩn
phần mềm nguồn mở : bộ quản lý tài nguyên và phân tải PBS, môi
trường lập trình song song LAM/MPI, bộ theo dõi hệ thống Ganglia…
Trong đó PBS là nền tảng của hệ thống.
2.1. Các thành phần của BKCluster
− Bộ công cụ này bao gồm các thành phần chính như sau:
− Bộ công cụ trợ giúp đệ trình công việc
− Bộ công cụ quản trị hệ thống
− Bộ công cụ quản lý tài nguyên
− Bộ công cụ quản lý tiến trình
− Bộ công cụ trợ giúp gỡ rối chương trình song song.
Về mặt kiến trúc, bộ công cụ có kiến trúc phân tầng như sau:
Các mô hình tính toán phân tán: Tính toán cụm máy tính, trình bày mô hình
ứng dụng cụ thể trong thực tế.
Kiến trúc của BKCluster
2.2. Hoạt động
Một người dùng sau khi đăng ký làm thành viên của hệ thống tính
toán song song có thể soạn thảo một chương trình song song và
debug bằng công cụ IDE, sau đó thực hiện việc chạy công việc các
thông tin và kết quả được lưu trữ trong thư mục của người dùng này
trên server. Nếu người dùng là người quản trị hệ thống có thể dùng
để cấu hình các queue, quản lý các công việc và phân quyền,… Người
dùng có thể xem các thông tin về hệ thống và các tiến trình liên quan
tới công việc .
Tại sao cần có một công cụ quản trị hệ thống BKCluster?
Trong quá trình phát triển hệ thống tính toán song song tại trung tâm
HPC, các đánh giá về góc độ kỹ thuật cho thấy: hệ thống tính toán
song song đã đáp ứng được những chức năng cơ bản như lập lịch và
thực thi công việc tính toán song song. Tuy nhiên đó là những chức

năng cơ bản của một hệ thống tính toán, hệ thống còn nhiều điểm
hạn chế nếu nhìn từ góc độ một dịch vụ tính toán.
Các mô hình tính toán phân tán: Tính toán cụm máy tính, trình bày mô hình
ứng dụng cụ thể trong thực tế.
- Vấn đề đặt ra:
Khó khăn trong việc quản trị hệ thống khi cung cấp dịch vụ dưới dạng
đóng gói.
Khó khăn trong việc quản trị hệ thống khi cung cấp dạng gói phần
mềm
Đối với những người làm tin học ngay cả người có kinh nghiệm trong
lĩnh vực tính toán song song phải đối mặt với việc quản trị hệ thống
với tập lệnh và các khái niệm phức tạp là một thách thức đáng kể.
Nếu triển khai hệ thống tại một trung tâm, mà trung tâm HPCC không
thể kết nối trực tiếp tới, việc quản trị hệ thống tính toán hoàn toàn sẽ
do nguời tại trung tâm này đảm nhiệm. Đối với những người nghiên
cứu thuộc các lĩnh vực khác như vật lý, hóa học,…việc quản trị một hệ
thống tính toán như vậy quả là không dễ dàng.
Khó khăn trong việc quản lý người dùng khi cung cấp dịch vụ dưới
dạng cấp tài khoản để sử dụng hệ thống.
Dịch vụ cung cấp dưới dạng tài khoản đăng nhập từ xa là dịch vụ
cung cấp cho khách hàng một tài khoản của hệ điều hành để người
dùng dùng tài khoản đó telnet vào hệ thống và sử dụng công cụ tính
toán như thể họ ở tại trung tâm tính toán. Cách làm này là cách cung
Các mô hình tính toán phân tán: Tính toán cụm máy tính, trình bày mô hình
ứng dụng cụ thể trong thực tế.
cấp dịch vụ truyền thống của các hệ thống tính toán song song cũng
như tính toán lưới, ưu điểm là đơn giản và dễ dàng điều hành hệ
thống. Tuy nhiên, cách cung cấp dịch vụ này có nhược điểm là nó
cung cấp cho người dùng một tài khoản trực tiếp có khả năng sử
dụng các tài nguyên của hệ thống, vì thế rất khó khăn trong việc bảo

mật hệ thống, cũng như theo dõi sự sử dụng tài nguyên.
Khó khăn trong việc quản trị khi cung cấp dạng tài khoản đăng
nhập từ xa.
Cách giải quyết:
− Tạo các tài khoản và quản lý người dùng tách biệt với các tài
khoản người dùng của hệ điều hành.
− Công cụ cấu hình hệ thống cho phép người quản trị có thể cấu
hình hệ thống tại chỗ hoặc từ xa với những hiểu biết cơ bản về
hệ thống tính toán song song phân cụm.
− Công cụ giám sát hệ thống, cho người quản trị có thể theo dõi
hoạt động của hệ thống qua các thông tin ghi lại trong quá trình
hoạt động của hệ thống, thông tin có thể dưới dạng thông báo
bình thường hoặc thông báo lỗi.
Các mô hình tính toán phân tán: Tính toán cụm máy tính, trình bày mô hình
ứng dụng cụ thể trong thực tế.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] A. Bayucan, R. L. Henderson, C. Lesiak, B. Mann, T. Proett,
D. Tweten, PBS External Reference Specification, Numerical
Aerospace Simulation Systems Division NASA Ames Research
Center, August 10, 1998
[2] PBS User Guide
[3] A. .Bayucan, R. L. Henderson, C. Lesiak, B. Mann,T. Proett,
D. Tweten, PBS Internal Design Specification, Numerical
Aerospace Simulation Systems Division NASA Ames Research
Center, November 10, 1999
[4] PBS Administrator Guide
[5] M. Baker, G. Fox and H Yau, Cluster Computing Review,
Center for Research on Parallel Computation, Houston November
1995
[6] T. Sterling, An Introduction to PC Clusters for High

Performance Computing,,California Institute of Technology,
USA, 2000
[7] A. Apon and M. Baker, Network Technologies, University
of Portsmouth, UK.,2000
[8] S. Chapin and J. Worringen, Operating Systems, USA,
2000
[9] J. Dongarra, S. Moore and A. Trefethen, UK Numerical
Libraries and Tools for Scalable Parallel Cluster
Computing, USA, 2000