三萬元搭建LINUX服務器集群

隨著Internet的爆炸性增長，Internet與人的生活越來越息息相關，通過Internet上進行交易也就越來越受關注。近幾年，電子商務的年增長均超過100%。服務器的工作量也迅速增長，所以服務器(特別是一個受人歡迎的WEB服務器)很容易在訪問高峰時期過載。

而另一方面，計算機從1946年單純的科學計算任務到現(xiàn)在大量紛繁復雜的信息處理，工作量越來越大，需要越來越快的處理能力。所以計算機界就不得不不斷研究更快的處理器，存儲器，以適應這一需求。

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

舉個例子來說，我們架設了一臺WWW服務器，上面構建了一個電子商務網(wǎng)站，然而隨著時間的推移，名聲越來越大，這時點擊率也就越來越高，WWW服務器的負載也就越來越高。這種情況下，我們就必須提升WWW服務器的能力，以滿足以益增長的服務請求。這時，我們就面臨兩種選擇：

1)升級WWW服務器，采用更快的CPU，增加更多的內(nèi)存，使其更具有POWER;但日益增長的服務請求又會使服務器再次過載，需要再次升級，這樣就陷入了升級的怪圈。還有，升級時還得考慮到服務如何接續(xù)，能否中止!

2)增加WWW服務器，讓多臺服務器來完成相同的服務。

這種方法就是服務器集群，通過并行技術來大大提升系統(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，是一組獨立的計算機系統(tǒng)構成一個松耦合的多處理器系統(tǒng)，它們之間通過網(wǎng)絡實現(xiàn)進程間的通信。應用程序可以通過網(wǎng)絡共享內(nèi)存進行消息傳送，實現(xiàn)分布式計算機。

近幾年來，微處理器、內(nèi)存、總線技術、網(wǎng)絡技術有了非常大的進步，軟件的并行技術也有了非常大的進步，這使得讓一組廉價的個人電腦與工作站協(xié)同工作成為可能，甚至可以與擁有強大的芯片處理能力的超級計算機競爭。

比如，16個普通微處理器組成的集群系統(tǒng)可以達到億次級浮點計算機能力，而且總的成本小于40萬元。

不幸的是，建造一個集群并不是一件簡單的事件。集群的組成部分必須根據(jù)要運行的主要應用進行調(diào)整，以使之運行在最佳狀態(tài)。這此因素帶來的結果就是，建造集群系統(tǒng)不是只有一個標準的方案，在本章中，我們就會看到許多種建造方案。

集群技術是計算機系統(tǒng)結構的前沿領域，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

這是一個非常簡單的建造四節(jié)點的小集群系統(tǒng)的例子，它是構建在Linux操作系統(tǒng)上，通過MPICH軟件包實現(xiàn)的，希望這個小例子能讓大家對集群系統(tǒng)的構建有一個最基本的了解。

2.使用MPICH構建一個四節(jié)點的集群系統(tǒng)

這是一個非常簡單的建造四節(jié)點的小集群系統(tǒng)的例子，它是構建在Linux操作系統(tǒng)上，通過MPICH軟件包實現(xiàn)的，希望這個小例子能讓大家對集群系統(tǒng)的構建有一個最基本的了解。

2.1 所需設備

1).4臺采用Pentium II處理器的PC機，每臺配  
置64M內(nèi)存，2GB以上的硬盤，和EIDE接口的光盤驅(qū)動器。

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點，另外一塊用于將集群中的其中的一個節(jié)點與其它網(wǎng)絡連接。)

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

4).1個快速以太網(wǎng)(100BASE-Tx)的集線器或交換機

5).1張Linux安裝盤

2.2 構建說明

對計算機硬件不熟的人，實施以下這些構建步驟會感到吃力。如果是這樣，請找一些有經(jīng)驗的專業(yè)人士尋求幫助。

1. 準備好要使用的采用Pentium II處理器的PC機。確信所有的PC機都還沒有接上電源，打開PC機的機箱，在準備與網(wǎng)絡上的其它設備連接的PC機上安裝上兩塊快速以太網(wǎng)卡，在其它的PC機上安裝上一塊快速以太網(wǎng)卡。當然別忘了要加上附加的內(nèi)存。確定完成后蓋上機箱，接上電源。

2. 使用4根RJ45線纜將四臺PC機連到快速以太網(wǎng)的集線器或交換機上。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)絡相連的那塊，這樣機構就可以用上集群)連接到機構的局域網(wǎng)上(假定你的機構局域網(wǎng)也是快速以太網(wǎng))，然后打開電源。

3. 使用LINUX安裝盤在每一臺PC機上安裝。請確信在LINUX系統(tǒng)中安裝了C編譯器和C的LIB庫。當你配置TCP/IP時，建議你為四臺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PC為你的服務器節(jié)點(擁有兩塊網(wǎng)卡的那臺)。在這個服務器節(jié)點上的那塊與機構局域網(wǎng)相連的網(wǎng)卡，你應該為其指定一個與機構局域網(wǎng)吻合的IP地址。

4.當所有PC都裝好Linux系統(tǒng)后，編輯每臺機器的/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

編輯每臺機器的/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用。

1. 在服務器節(jié)點  
，建一個/mirror目錄，并將其配置成為NFS服務器，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)點上，也建一個/mirror目錄，關在/etc/fstab文件中增加一行：

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

3. /mirror這個目錄從服務器上輸出，裝載在各個客戶端，以便在各個節(jié)點間進行軟件任務的分發(fā)。

4. 在服務器節(jié)點上，安裝MPICH。MPICH的文檔可在

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

5.任何一個集群用戶(你必須在每一個節(jié)點新建一個相同的用戶)，必須在/mirror目錄下建一個屬于它的子目錄，如/mirror/username，用來存放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器節(jié)點上編譯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策略運行MPI程序。

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