來源：【developerworks中國】******臺計算機問世已經(jīng)半個世紀了，在這期間計算機技術(shù)經(jīng)歷了五次更新?lián)Q代。更新?lián)Q代的標志主要有兩個：一個是計算機的器件，另一個是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。從******代到第五代計算機，器件發(fā)生了根本的變化：從電子管、晶體管發(fā)展到集成電路，而集成電路又經(jīng)小規(guī)模、中規(guī)模、大規(guī)模、非常大規(guī)模等階段發(fā)展到超大規(guī)模階段。系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的不斷改進，許多重要的概念的不斷提出并且得到實現(xiàn)，推動計算機技術(shù)向更高的層次發(fā)展。從早期的變址寄存器、通用寄存器、程序中斷和I/O通道等概念，到虛擬存儲器、Cache存儲器、微程序設(shè)計、系列機、基于總線的多CPU系統(tǒng)、向量處理機等概念，發(fā)展到64位RISC處理器、基于MPP、NUMA、集群等體系結(jié)構(gòu)的可伸縮并行處理系統(tǒng)，計算機系統(tǒng)技術(shù)也取得了突飛猛進的發(fā)展。
將多臺同構(gòu)或異構(gòu)的計算機連接起來協(xié)同完成特定的任務就構(gòu)成了集群系統(tǒng)。早在二十世紀七八十年代，Digital equipment公司和Tandem計算機公司就開始了集群系統(tǒng)的研究與開發(fā)工作。
集群系統(tǒng)主要分為兩種：
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。有許多應用程序都必須一天二十四小時地不停運轉(zhuǎn)，如所有的web服務器、工業(yè)控制器、ATM、遠程通訊轉(zhuǎn)接器、醫(yī)學與軍事監(jiān)測儀以及股票處理機等。對這些應用程序而言，暫時的停機都會導致數(shù)據(jù)的丟失和災難性的后果。
高性能集群通過將多臺機器連接起來同時處理復雜的計算問題。模擬星球附近的磁場、預測龍卷風的出現(xiàn)、定位石油資源的儲藏地等情況都需要對大量的數(shù)據(jù)進行處理。傳統(tǒng)的處理方法是使用超級計算機來完成計算工作，但是超級計算機的價格比較昂貴，而且可用性和可擴展性不夠強，因此集群成為了高性能計算領(lǐng)域矚目的焦點。
集群系統(tǒng)采用的操作系統(tǒng)主要有VMS、UNIX、WindowsNT和Linux。
美國DEC公司(Digital Equipment Corporation)開發(fā)的VMScluster系統(tǒng)開發(fā)***早，技術(shù)也很成熟，應用也很廣泛，但由于VMS操作系統(tǒng)只能在DEC公司的VAX系列和Alpha系列服務器上運行，VMScluster的應用受到很大限制。
UNIX是服務器或工作站上普遍使用的操作系統(tǒng)，它運行穩(wěn)定、安全性也比較好，因此許多大的公司都采用了基于UNIX的集群系統(tǒng)解決方案，如DEC、HP、SUN、IBM、NCR和DG等公司，其中在國內(nèi)影響比較大的主要是DEC、HP、SUN和IBM。其中DEC公司的Trucluster系統(tǒng)提供了由4臺Digital Alpha Server組成的集群系統(tǒng)，它集高可靠性、高可用性和易管理性于一身，是關(guān)鍵業(yè)務計算機系統(tǒng)的理想解決方案。
基于WindowsNT的集群系統(tǒng)解決方案廠商主要有Mircrosoft和DEC。Microsoft于1995年就開始了集群系統(tǒng)的開發(fā)工作。Windows 2000中已經(jīng)增加了集群功能，該高可用性集群叫做WolfPack，也叫做Microsoft Cluster Server (MCS)。它主要是在企業(yè)級對基于Windows NT服務器的應用程序提供可用性和可升級性。WolfPack現(xiàn)在支持兩個服務器，一個用來對用戶提供服務，另一個作為備份服務器使用。Microsoft下一步的目標是將WolfPack支持的節(jié)點數(shù)擴展到16個。Wolfpack的缺陷在于：它只提供了兩個節(jié)點的失敗恢復功能，而沒有采用復雜的應用程序資源管理功能，因此在一定程度上影響了系統(tǒng)的高可用性、高可靠性和可升級性。Wolfpack不能支持多種操作系統(tǒng)，而只能運行于Windows NT操作系統(tǒng)上。由于WindowsNT操作系統(tǒng)本身在穩(wěn)定性、大型并行計算上與UNIX系統(tǒng)存在較大差距，目前主要在中小型系統(tǒng)上應用。但是隨著WindowsNT系統(tǒng)走向成熟，基于WindowsNT的計算機集群系統(tǒng)將獲得更廣泛的應用。
九十年代末期，Linux操作系統(tǒng)不斷走向成熟，它的健壯性不斷增強，并且提供了GNU軟件和標準化的PVM、MPI消息傳遞機制，***重要的是Linux在普通PC機上提供了對高性能網(wǎng)絡的支持，這樣就大大推動了基于Linux的集群系統(tǒng)的發(fā)展。
Turbolinux公司推出了能夠顯著地提高基于TCP/IP協(xié)議的多種網(wǎng)絡服務的服務質(zhì)量的高可用性集群系統(tǒng)Turbocluster。Red Hat也提供了基于Linux Virtual Server思想構(gòu)建的高可用性集群系統(tǒng)Piranha。由Ericsson軟件工程研究中心開發(fā)的高可用性集群系統(tǒng)Eddie的主要目的是提供一個商業(yè)級的，能提供較好的服務質(zhì)量的web服務器的解決方案。
Platform公司開發(fā)的高可用性集群系統(tǒng)Lsf提供了分布式集群系統(tǒng)的解決方案，通過將物理上分離的多個集群連接在一起使使多個同構(gòu)或異構(gòu)的計算機能夠通過局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)共享計算資源，并能夠為用戶提供對資源的透明訪問。
高性能集群系統(tǒng)MOSIX為Linux核心增添了集群計算的功能。在MOSIX集群環(huán)境中，用戶無需對應用程序進行修改，或?qū)贸绦蚺c庫連接起來，或?qū)贸绦蚍峙涞讲煌墓?jié)點上運行。MOSIX會自動將這些工作透明地交給別的節(jié)點來執(zhí)行。
日本的F5公司開發(fā)出了高可用性集群BIG-IP，它是使用于本地網(wǎng)絡站點或數(shù)據(jù)中心的高可用的、智能化的負載平衡產(chǎn)品，它提供了對網(wǎng)絡流量的自動和智能的管理。與前幾種集群系統(tǒng)不同的是，BIG-IP向用戶提供的是一個即插即用設(shè)備，而其它的提供的都是軟件方法。
IBM、Microsoft和Intel于2000年7月聯(lián)合發(fā)布了一種高可用性服務器集群軟件及硬件包，這種服務器集群的配置包括32臺IBM Netfinity 8500R及Intel Pentium Ⅲ Xeon處理器，運行IBM的DB2 Universal Database和Microsoft Windows 2000 Advanced Server操作系統(tǒng)，每分鐘可以執(zhí)行440879次交易。這套系統(tǒng)面向數(shù)據(jù)密集的應用，特別是B2B、電子商務和企業(yè)資源規(guī)劃領(lǐng)域。
在科學計算領(lǐng)域中，人們開始把注意力投向通過普通PC機或工作站的集群來代替昂貴的超級計算機。比較成功的例子是高性能集群系統(tǒng)Beowulf，它***初是由NASA的Goddard Flight Center進行開發(fā)的，主要目的是支持大規(guī)模的科學計算問題，如地球和太空科學面臨的一些計算問題。
國內(nèi)也有不少公司進行了集群系統(tǒng)的研究和開發(fā)工作。
聯(lián)想公司在1999年9月推出了用于分布式高性能計算的NS10000高性能集群服務器，該系統(tǒng)是一個四節(jié)點的系統(tǒng)，主要基于聯(lián)想萬全4500R服務器，以總體成本相對較低的設(shè)備組合，足以替代傳統(tǒng)RISC小型機和中型機的工作，而價格僅為市場上同等性能小型機的1/2--1/4。
朗新公司也推出了類似于Turbocluster的高可用性集群系統(tǒng)LongShine Cluster Server。
1999年9月20日，中國******家專業(yè)面向Linux高端應用市場的集群網(wǎng)絡有限公司推出了國內(nèi)首例Linux安全集群系統(tǒng)。它是國內(nèi)******個通過公安部認證的安全Linux系統(tǒng)，而其集群技術(shù)也已應用于諸多國際******網(wǎng)站，如Linux的門戶www.linux.com、英國國家JANET Cache網(wǎng)、奧地利的入口站點和瑞士電信等。其核心代碼也已被納入美國Red Hat Linux發(fā)布版的核心。
中國自主開發(fā)研制的集群式高性能計算機集群系統(tǒng)"自強2000-SUHPCS"于2000年9月在上海大學問世。這一系統(tǒng)的峰值速度達到每秒3000億次浮點操作。是當前中國國內(nèi)集群式高性能計算機系統(tǒng)中速度***快的。
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