linux內(nèi)存管理論文

　　linux內(nèi)存管理論文篇二

　　Linux環(huán)境下集群系統(tǒng)的資源管理

　　【摘要】隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展及大規(guī)?？茖W(xué)計(jì)算如氣象預(yù)報(bào)、自動(dòng)化處理較高單位等對(duì)服務(wù)器的性能要求越來(lái)越高，對(duì)計(jì)算機(jī)的性能提出了更高的要求：需要硬件有靈活的可擴(kuò)展性，關(guān)鍵性的模塊需要可靠的容錯(cuò)機(jī)制。計(jì)算機(jī)集群系統(tǒng)具有處理速度快、I/O吞吐量大，容錯(cuò)性好、可靠性高，而且還具有良好的可擴(kuò)展能力等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此成為了當(dāng)前的主流。本文敘述了集群系統(tǒng)的資源的管理和分配。

　　【關(guān)鍵詞】LINUX;集群系統(tǒng);資源管理

　　1.集群系統(tǒng)概述

　　集群是一組通過(guò)高速網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的相互獨(dú)立的計(jì)算機(jī)的集合，配以專門軟件以單一系統(tǒng)的模式加以管理。在用戶看來(lái)，它是運(yùn)行在一系列自治處理單元上的普通系統(tǒng)，每個(gè)結(jié)點(diǎn)有各自物理內(nèi)存空間并通過(guò)高速鏈路或者標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)同一任務(wù)的協(xié)同計(jì)算。當(dāng)一個(gè)用戶與集群相互作用時(shí)，集群就像是一個(gè)獨(dú)立的服務(wù)器。和傳統(tǒng)的高性能計(jì)算機(jī)技術(shù)相比，集群技術(shù)可以利用各檔次的計(jì)算機(jī)作為節(jié)點(diǎn)，不僅系統(tǒng)造價(jià)低，還可以實(shí)現(xiàn)很高的運(yùn)算速度，完成大運(yùn)算量的計(jì)算，能夠逐步滿足當(dāng)今日益增長(zhǎng)的超大數(shù)據(jù)量的石油物探處理需求。系統(tǒng)保持了分布式客戶機(jī)/服務(wù)器模式的開發(fā)性、可擴(kuò)展性的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又具備了終端/主機(jī)模式的資源共享和集中易于管理的優(yōu)點(diǎn)。相對(duì)集中的集群系統(tǒng)，降低了系統(tǒng)管理的成本，而且還提供了和大型服務(wù)器系統(tǒng)相媲美的處理能力。高可用和高性能是集群服務(wù)器系統(tǒng)的兩個(gè)重要特性。

　　2.集群系統(tǒng)(CLUSTER)的特點(diǎn)

　　集群系統(tǒng)使由完整的計(jì)算機(jī)互聯(lián)組成一個(gè)統(tǒng)一的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有極高的性能價(jià)格比。它需要專有軟件的支持，比如支持集群技術(shù)的操作系統(tǒng)或數(shù)據(jù)庫(kù)等，硬件方面可以根據(jù)不同實(shí)際需求，采用現(xiàn)成的通用硬件設(shè)備或特殊應(yīng)用的硬件設(shè)備。集群系統(tǒng)中可以動(dòng)態(tài)地加入新的服務(wù)器和刪除需要淘汰的服務(wù)器，具備很強(qiáng)的可擴(kuò)展性，從而能夠最大限度地?cái)U(kuò)展系統(tǒng)以滿足不斷增長(zhǎng)的應(yīng)用的需要;另外，要求集群系統(tǒng)具有可用性，即能夠?yàn)橛脩籼峁┎婚g斷的服務(wù)，當(dāng)系統(tǒng)中的一個(gè)結(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障的時(shí)候，整個(gè)系統(tǒng)仍然能夠繼續(xù)為用戶提供服務(wù)。

　　3.集群系統(tǒng)的分類

　　集群系統(tǒng)可分為高可用性集群和高性能集群。高可用性集群的主要功能就是提供不間斷的服務(wù)。高性能集群通過(guò)將多臺(tái)機(jī)器連接起來(lái)同時(shí)處理復(fù)雜的計(jì)算問(wèn)題，如模擬星球附近的磁場(chǎng)、預(yù)測(cè)龍卷風(fēng)的出現(xiàn)、定位石油資源的儲(chǔ)藏地等情況都需要對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。傳統(tǒng)的處理方法是使用超級(jí)計(jì)算機(jī)來(lái)完成計(jì)算工作，但是超級(jí)計(jì)算機(jī)的價(jià)格比較昂貴，而且可用性和可擴(kuò)展性不夠強(qiáng)，因此集群成為了高性能計(jì)算領(lǐng)域矚目的焦點(diǎn)。

　　4.集群系統(tǒng)的資源管理

　　系統(tǒng)資源是作業(yè)運(yùn)行的基礎(chǔ)，這些資源包括集群的硬件資源和軟件資源，硬件資源是軟件資源的基礎(chǔ)。本系統(tǒng)是構(gòu)建在操作系統(tǒng)上的，只對(duì)本系統(tǒng)所涉及的范圍進(jìn)行分析。計(jì)算節(jié)點(diǎn)資源的利用率是系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)，資源利用率越高說(shuō)明系統(tǒng)處理作業(yè)的計(jì)算能力越大，集群中的資源的有效利用程度直接影響系統(tǒng)中的作業(yè)運(yùn)行效率，所以必須對(duì)集群中的所有可用資源進(jìn)行有效管理，從而為資源分配和作業(yè)調(diào)度提供決策依據(jù)。服務(wù)器與計(jì)算節(jié)點(diǎn)上都有一個(gè)資源對(duì)象管理進(jìn)程，它們所管理的資源內(nèi)容與范圍是不同的。服務(wù)器對(duì)象管理進(jìn)程對(duì)整個(gè)集群系統(tǒng)中所有計(jì)算資源進(jìn)行統(tǒng)一管理，包含集群中所有的節(jié)點(diǎn)信息與作業(yè)信息。計(jì)算節(jié)點(diǎn)對(duì)象管理進(jìn)程只對(duì)此節(jié)點(diǎn)上的計(jì)算資源進(jìn)行管理，包含此節(jié)點(diǎn)上的資源信息與作業(yè)信息。

　　調(diào)配硬件資源，合理分配給每個(gè)項(xiàng)目的每一個(gè)用戶，一直是我們系統(tǒng)管理員的工作中的重要課題。某單位現(xiàn)擁有四套曙光集群和一套超微集群。全部運(yùn)行在RedHat Server4.6/5.3之上，主要設(shè)備如表1所示。

　　從系統(tǒng)組成角度說(shuō)，集群系統(tǒng)是由多臺(tái)計(jì)算機(jī)組成的超級(jí)計(jì)算機(jī)。但是從最終用戶看來(lái)，集群系統(tǒng)是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，也就是說(shuō)，集群系統(tǒng)的構(gòu)成對(duì)用戶是透明的。所以集群系統(tǒng)的管理的目的就是讓集群系統(tǒng)象一臺(tái)計(jì)算機(jī)一樣利于管理和使用。

　　工作中我們發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題：

　　(1)業(yè)務(wù)單位資料的運(yùn)算處理通常伴隨著大容量的數(shù)據(jù)存取，由于數(shù)據(jù)量非常的大，所以只能存儲(chǔ)在一塊共用的硬盤陣列上，并由專門的I/O節(jié)點(diǎn)來(lái)管理存儲(chǔ)。當(dāng)需要更多的計(jì)算節(jié)點(diǎn)來(lái)并行計(jì)算以提升運(yùn)算速度的時(shí)候，由于同時(shí)對(duì)I/O節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫訪問(wèn)，當(dāng)I/O傳輸達(dá)到的上限，過(guò)多的訪問(wèn)申請(qǐng)反而會(huì)造成數(shù)據(jù)的擁堵。

　　(2)由于盤陣的容量相對(duì)較大，通常分成不同的卷，而在外部用戶來(lái)看，他們并不知道使用的卷具體位置在哪，所以會(huì)出現(xiàn)，一個(gè)盤陣由于劃分了多個(gè)卷，每個(gè)卷存儲(chǔ)多個(gè)項(xiàng)目的現(xiàn)象。

　　(3)直接在I/O服務(wù)器上啟動(dòng)軟件服務(wù)和工作窗口，并且調(diào)度其他計(jì)算節(jié)點(diǎn)并行作業(yè);I/O服務(wù)器本身負(fù)荷就相當(dāng)大，它要提供其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)讀寫訪問(wèn)和傳輸服務(wù)，不但要給自己讀寫數(shù)據(jù)，它所控制的子節(jié)點(diǎn)也需要對(duì)它所掛載的盤陣并行讀寫，反而造成擁堵。

　　經(jīng)過(guò)不斷的摸索，我們總結(jié)出：

　　(1)同一個(gè)項(xiàng)目中，最多不超過(guò)100個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)同時(shí)用來(lái)處理一個(gè)項(xiàng)目。

　　(2)對(duì)于大盤陣最多只分三個(gè)卷，每個(gè)卷盡量只允許用在一個(gè)項(xiàng)目上，項(xiàng)目結(jié)束后，才重新分配給下次個(gè)項(xiàng)目。

　　(3)每個(gè)處理員分配單獨(dú)的登陸節(jié)點(diǎn)，用來(lái)啟動(dòng)軟件界面，不增加軟件服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、I/O存儲(chǔ)服務(wù)器的額外負(fù)擔(dān)。

　　5.總結(jié)

　　隨著業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，單個(gè)服務(wù)器已經(jīng)逐漸不能滿足用戶的需求，而超級(jí)計(jì)算機(jī)的價(jià)格非常昂貴，相比之下，集群系統(tǒng)具有高性價(jià)比、高可用性、高擴(kuò)展性的特點(diǎn)，因此逐漸成為了高性能計(jì)算的主流。集群系統(tǒng)是通過(guò)高速網(wǎng)絡(luò)互連起來(lái)的一組計(jì)算機(jī)，它們作為一個(gè)整體為用戶提供應(yīng)用服務(wù)。

　　在業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理中，服務(wù)器與計(jì)算節(jié)點(diǎn)的故障都會(huì)給用戶帶來(lái)一定程度的損失，如果服務(wù)器停止工作會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)工作的癱瘓，節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障也會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成一定的影響。尤其是當(dāng)系統(tǒng)中存在需要運(yùn)行很長(zhǎng)時(shí)間的大作業(yè)時(shí)，由于服務(wù)器或計(jì)算節(jié)點(diǎn)故障而導(dǎo)致作業(yè)的運(yùn)行失敗，會(huì)導(dǎo)致時(shí)間的浪費(fèi)與系統(tǒng)效率的降低。為了保證系統(tǒng)持續(xù)、可靠地提供服務(wù)，集群系統(tǒng)的災(zāi)難恢復(fù)研究是非常重要的一部分內(nèi)容。可以采用當(dāng)前比較流行的雙機(jī)備份方案，即采用兩臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的備份與恢復(fù)工作，從而保證為系統(tǒng)提供持續(xù)可靠的服務(wù)。

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