試論實時集群計算機系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展

摘 要：實時集群框架下的微機系統(tǒng)，增添了原有的處理性能。這樣的系統(tǒng)，不僅含有原有的并行計算屬性，還能提升體系現(xiàn)存的反應(yīng)速率，縮減反應(yīng)必備的時間。這樣的新穎系統(tǒng)，涵蓋著屬性優(yōu)良的新硬件及關(guān)聯(lián)軟件，能促動體系實效的升高。要解析實時集群的建構(gòu)路徑，就應(yīng)明晰系統(tǒng)現(xiàn)有的研究狀態(tài)，并摸索總括的發(fā)展態(tài)勢。

關(guān)鍵詞：實時集群計算機系統(tǒng)；研究現(xiàn)狀；發(fā)展

中圖分類號：TP338

構(gòu)建在集群情形上的新穎實時系統(tǒng)，能在慣用的運行態(tài)勢下，有序處理好多樣的失效單元，并處理各類別的軟硬件事故。新穎的操作構(gòu)件，縮減了反應(yīng)所用時間。經(jīng)由適宜的集群管控，以及負(fù)載分配，軟件可提升原有的迅捷性，判別出事故節(jié)點，并預(yù)設(shè)妥善的任務(wù)遷移。由此可見，實時集群框架下的體系，改造了舊有的SMP類別體系，延展了體系含有的可用性能。

1 現(xiàn)有的研究狀態(tài)

1.1 總括的體系性能

實時集群情形下的體系，經(jīng)由既有的服務(wù)器，以及搭配著的串行通信卡，去接納多樣的測量信息；在這以后，體系會歸整這樣的信息，并選取出特有的封存格式。通信服務(wù)設(shè)施，在預(yù)設(shè)的所有周期中，采納廣播的路徑，向多樣的節(jié)點傳遞精準(zhǔn)的格式信息；與此同時，把統(tǒng)計得來的初始數(shù)值，傳遞給既有的控制中心。存留于中心內(nèi)的負(fù)載平衡體系，會依循節(jié)點現(xiàn)有的資源狀態(tài)、動態(tài)架構(gòu)下的任務(wù)配置等，制備出可用的任務(wù)分配表，再運送到多樣節(jié)點。節(jié)點把接納來的格式信息及關(guān)聯(lián)的分配表，存留在既有的計算進程。

這種計算進程，可辨識出特有的任務(wù)表，明晰表格含有的數(shù)值、預(yù)設(shè)的處理路徑、計算得來結(jié)果的精準(zhǔn)去向等。節(jié)點應(yīng)查驗數(shù)據(jù)含有的合理性，并解算接收得來的平滑濾波。節(jié)點要向體系配有的負(fù)載平衡配件，匯報處理狀態(tài)，并把解算得來的數(shù)值運送到預(yù)設(shè)的服務(wù)器以內(nèi)。數(shù)據(jù)庫搭配的服務(wù)器，可隨時把結(jié)果運送到終端區(qū)段內(nèi)，這時，結(jié)果就成為管控及指揮的精準(zhǔn)根據(jù)。此外，服務(wù)器還會存留這樣的數(shù)值，以便預(yù)設(shè)重演。集群框架下的并行計算，涵蓋著從接收數(shù)值直到協(xié)同解算的總括程序。

因此，實時集群情形下的體系，類似性能優(yōu)良、規(guī)模偏大的微機，數(shù)值經(jīng)由通道被送進體系內(nèi)，處理得來的數(shù)值，再經(jīng)由通道被運送出來。

1.2 硬件含有的框架

新穎的實時體系，涵蓋了控制類、運算類、通信類的多樣節(jié)點，并配有足量的數(shù)據(jù)庫端點。這些節(jié)點，經(jīng)由光纖網(wǎng)，彼此互通，并運送多樣的信息。在集群情形下，節(jié)點經(jīng)由以太網(wǎng)搭配的交換機，構(gòu)造出互連的總態(tài)勢。選用64臺這樣的數(shù)值，去估測網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有的流量；這樣一來，就可運算得來原初情形下的信息量，以及處理周期含有的原初信息數(shù)值。

中間運算產(chǎn)出的交換量、管控信息帶有的數(shù)據(jù)量，可被預(yù)設(shè)成原初信息的特定倍數(shù)。集群體系以內(nèi)，各類別單元含有的互換數(shù)據(jù)，不要超出互聯(lián)帶寬。適宜的配置路徑，能縮減節(jié)點原有的流量，提升數(shù)據(jù)運送的便捷層級。在這樣的框架下，還是應(yīng)存留著適宜的拓?fù)錁?gòu)架、網(wǎng)絡(luò)配有的交換設(shè)施、體系配有的路由及預(yù)設(shè)的防火墻，因為它們能促動體系安全的升高。

在制備出的集群體系下，為縮減硬件原有的耗費量，供應(yīng)管控的便利，去除掉了各類別節(jié)點含有的服務(wù)器。把體系現(xiàn)有的控制節(jié)點，看成體系管控用到的中心，它能供應(yīng)總括架構(gòu)下的控制、搜集得來多樣節(jié)點機現(xiàn)有的資源狀態(tài)、依循均衡的策略去搭配動態(tài)任務(wù)、監(jiān)控多樣節(jié)點現(xiàn)有的運算荷載。各類別的計算節(jié)點，能完成好配置得來的實時任務(wù)，并管控現(xiàn)存的并行結(jié)果。搭配在數(shù)據(jù)庫以內(nèi)的節(jié)點，可以匯整多樣的實時結(jié)果，并予以后續(xù)時段內(nèi)的處理。預(yù)設(shè)的通信節(jié)點，會采集得來外部的多樣信息，經(jīng)由預(yù)處理，把它們運送到既有的計算節(jié)點。智能屬性的時統(tǒng)終端，可以供應(yīng)很精準(zhǔn)的時統(tǒng)信號，并支配總括的工作。

2 體系含有的發(fā)展態(tài)勢

2.1 搭建出軟件平臺

實時集群情形下的新系統(tǒng)，應(yīng)配有實效凸顯的軟件平臺?，F(xiàn)有的軟件構(gòu)架，涵蓋了操作體系、預(yù)設(shè)的通信合議、體系搭配的單一映像、并行情形下的程序、關(guān)聯(lián)的工具等。要延展平臺現(xiàn)有的狀態(tài)，還應(yīng)增添新穎的平臺性能。

首先，要搭配適宜的操作體系。集群情形下的軟件，應(yīng)依賴制備好的網(wǎng)絡(luò)操作類體系。操作體系含有的性能，會關(guān)涉到總括的集群性能?？蓜?chuàng)設(shè)出Linux架構(gòu)下的新穎調(diào)度路徑，以便縮減原有的繁瑣流程，提升體系成效。在用戶進程這一領(lǐng)域內(nèi)，可采納新穎的動態(tài)優(yōu)先級路徑；對內(nèi)核含有的例程，適宜采納新穎的軟中斷路徑，這樣的做法，可提升內(nèi)核運轉(zhuǎn)帶有的實效性。

新穎的Linux，能支撐住內(nèi)核配有的線程。這樣的線程，預(yù)設(shè)了后臺運行的總框架，不是必須借助現(xiàn)有的終端；Linux涵蓋著的多樣模塊，能維護好內(nèi)核現(xiàn)有的獨立屬性，并協(xié)助內(nèi)核去延展。這種模塊機制，可隨時添加或去除掉原有的模塊，在這樣的路徑下，不用重設(shè)編譯。

其次，要選取出適宜的開發(fā)工具。總括的開發(fā)包，能制備出多樣的守護進程，涵蓋著節(jié)點管控、搜集多樣信息、計算用到的進程等；圖形配有的開發(fā)包，能制備出圖形界面搭配用戶管控工具，涵蓋著集群體系必備的監(jiān)控、顯示既有的負(fù)載平衡用到的平面等。除此之外，預(yù)設(shè)的開發(fā)包，還可依循既有的瀏覽器，去制備顯示用到的工具；在通信服務(wù)的框架內(nèi)，設(shè)定出搜集數(shù)據(jù)必備的流程。體系配有的數(shù)據(jù)庫，可被看成管控數(shù)據(jù)用到的分系統(tǒng)。

2.2 預(yù)設(shè)并行路徑下的模型

并行情形下的計算模型，歸屬于抽象層級內(nèi)的語義描繪。實時集群框架下的體系，應(yīng)選用特有的BSP類別模型。這種BSP類別的模型，帶有異步的獨特屬性，能支撐住消息的精準(zhǔn)傳遞。在傳遞消息必備的體系內(nèi)，預(yù)設(shè)的模塊以內(nèi)，采納的是異步并行；各類別的模塊之間，采納的是同步路徑。比對舊有的模型，新穎的BSP類別模型，適宜所有并行情形下的計算，帶有凸顯的延展價值。模型配有的參數(shù)，涵蓋著處理器類的參數(shù)、特有的帶寬因子等。

模型含有的結(jié)構(gòu)化層級很高，這樣的狀態(tài)，讓模型可以測定出全局態(tài)勢下的通信，這就增添了新穎模型帶有的獨特性。BSP框架下的模型，預(yù)設(shè)了通信處理含有的全局路徑，以及分布進程含有的統(tǒng)一路徑。這樣一來，就能依循通信進程帶有的互通影響，估測得來總括的時間耗費量。

2.3 擬定新協(xié)議

比對硬件含有的工作站屬性，通信必備的網(wǎng)絡(luò)屬性，歸屬于集群體系帶有的側(cè)重性能。通常情形下，通信時間產(chǎn)出的遲延，應(yīng)涵蓋著發(fā)送方、消息接受類主體帶有的遲延，以及經(jīng)由物理鏈路產(chǎn)出的傳遞遲延。

面向連接而建構(gòu)出來的TCP，含有穩(wěn)固的傳輸屬性。但是，通信以前，要經(jīng)由三次握手，才可搭建出特有的連接；此外，這樣的TCP，也沒能支撐住廣播路徑和現(xiàn)存的多點傳遞路徑，這就耗費了很多金額。新穎的UDP類別協(xié)議，歸屬于面向無連接而搭建出來的協(xié)議，能支撐住廣播路徑和既有的多點傳送。通信以前，無需創(chuàng)設(shè)出特有的連接，這就縮減了體系原有的耗費量。在負(fù)載偏小的情形下，協(xié)議可提升網(wǎng)絡(luò)含有的順暢性。

3 結(jié)束語

動態(tài)架構(gòu)下的負(fù)載平衡，有賴于精準(zhǔn)的任務(wù)分配表。這種平衡體系，能簡化原初的集群并行類運算，有助于增添程序調(diào)試含有的精確屬性。負(fù)載的平衡，也可提升現(xiàn)有的任務(wù)配置、多樣信息傳遞、現(xiàn)有的任務(wù)遷移的便捷性。集群含有的多樣節(jié)點，經(jīng)由靜態(tài)情形下的地址，去辨識潛藏的節(jié)點屬性。這就化解掉了單一管控的弊病。伴隨節(jié)點遞增，現(xiàn)有的運算能力也遞增，這是因為，微機體系配有松耦合的總括架構(gòu)，能延展現(xiàn)存的多樣節(jié)點。

參考文獻：

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作者簡介：吉嵐，女，蒙古族，內(nèi)蒙古人，本科，中級，研究方向：計算機應(yīng)用。

作者單位：內(nèi)蒙古廣播電視大學(xué)，呼和浩特 010010