Redes de Altas Prestaciones

Transcripción

1 Redes de Altas Prestaciones

2 Tema 1: Introducción Características de los sistemas distribuidos Necesidad de las arquitecturas de red de altas prestaciones Organización de la asignatura

3 Características de los sistemas distribuidos Una caracterización débil Un sistema distribuido es una colección de computadores independientes que aparece a sus usuarios como un sistema simple y coherente 3

4 Un sistema distribuido organizado como middleware 4

5 Objetivos de un sistema distribuido Conexión de los usuarios a los recursos Transparencia Obtener sistemas abiertos Escalabilidad 5

6 Distintas organizaciones de procesadores y memorias 6

7 Multiprocesadores (I) Un multiprocesador basado en bus 7

8 Multiprocesadores (II) (a) Un switch crossbar - (b) Una red de conmutación OMEGA 8

9 Sistemas multicomputadores homogéneos (I) La interconexión se realiza entre las CPU pero cada CPU sólo accede a su memoria local El volumen de tráfico a través de la interconexión es varios órdenes de magnitud menor que cuando se debe soportar el tráfico CPU - memoria Redes de área de sistema (SANs) 9

10 Sistemas multicomputadores homogéneos (II) (a) Rejilla - (b) Hipercubo 10

11 Sistemas multicomputadores homogéneos (III) Amplio espectro de soluciones En un extremo los Massively Parallel Processors (MPPs) En el otro los Clusters of Workstations (COWs) Lo que les distingue es esencialmente la red de interconexión usada 11

12 Sistemas multicomputadores heterogéneos Los computadores que componen el sistema pueden variar ampliamente Las interconexiones de red utilizadas pueden ser también muy diferentes Si se usan redes de área extensa, las tecnologías de red y los servicios disponibles pueden también ser muy variables 12

13 Sistemas operativos distribuidos Sistema DOS NOS Middleware Descripción Sistemas operativos fuertemente acoplados para multiprocesadores y multicomputadores homogéneos Sistemas operativos débilmente acoplados para multicomputadores heterogéneos (LAN y WAN) Capa adicional por encima de los NOS implementando servicios de tipo general Objetivo principal Ocultar y administrar los recursos hardware Ofrecer servicios locales a clientes remotos Proporcionar transparencia de distribución (a) DOS - Distributed Operating Systems (b) NOS - Net Operating Systems 13

14 Sistemas operativos uniprocesador Separación de las aplicaciones respecto al código del Sistema Operativo mediante un microkernel 14

15 Sistemas operativos multiprocesador Estructura general de un Sistema Operativo Multicomputador 15

16 Sistemas Operativos en Red (NOS) (I) Estructura general de un NOS 16

17 Sistemas Operativos en Red (NOS) (II) Dos clientes y un servidor en un NOS 17

18 Posición del middleware Estructura general de un sistema distribuido como middleware 18

19 Comparación entre sistemas Ítem SO Distribuido Multiproc. Multicomp. SO de Red SO basado en Middleware Grado de transparencia El mismo SO en todos los nodos Número de copias del SO Base de comunicación Muy alto Sí 1 Memoria compartida Alto Sí N Mensajes Bajo No N Archivos Alto No N Específico del modelo Administración de recursos Global, central Global, distribuida Por nodo Por nodo Escalabilidad No Moderada Sí Varía Sistema abierto No No Sí Sí 19

20 Velocidades de transmisión típicas según las aplicaciones Duración (s) Voz Datos a baja velocidad Datos a alta velocidad Sonido HiFi Videofonía Vídeo con Animación Telemetría Vel (bits/s) 20

21 Necesidad de las redes de altas prestaciones Sistemas distribuidos con intercambio de grandes volúmenes de datos a alta velocidad, como en la computación masiva Sistemas distribuidos en los que las aplicaciones consumen un gran ancho de banda, como en las aplicaciones multimedia 21

22 Organización de la asignatura (I) Tema 2: Modelos de programación en redes de altas prestaciones Memoria distribuida. Paso de mensajes Memoria compartida Tema 3: Redes de área local y metropolitana Gigabit Ethernet Conmutación Ethernet 22

23 Organización de la asignatura (II) Tema 4: Redes de área extensa Características de Frame Relay Redes ATM 23

24 Organización de la asignatura (III) Tema 5: Redes de área de sistema Servicios requeridos en una RAS. Cluster vs. Supercomputador Arquitectura Myrinet HIPPI, GSN Fibre Channel Redes cluster de memoria compartida SHRIMP Memory channel 24

25 Organización de la asignatura (IV) Prácticas de Laboratorio Introducción a MPI Introducción a Open MP 25