Что такое сетевые распределенные вычисления?
Сетевые вычисления – это вычислительная инфраструктура, которая объединяет в себе вычислительные ресурсы, расположенные в разных географических местоположениях, для достижения общей цели. Все неиспользуемые ресурсы на нескольких компьютерах собираются в один пул и становятся доступными для выполнения единой задачи. Организации используют сетевые вычисления для выполнения масштабных задач или решения сложных проблем, которые не под силу отдельному компьютеру.
Например, метеорологи используют сетевые вычисления для составления прогноза погоды. Моделирование погодных условий – это требовательная к вычислительным мощностям проблема управления сложными данными и их анализа. Обработка больших объемов информации о погоде на отдельном компьютере ведется медленно и требует много времени. Поэтому метеорологи проводят анализ на географически разделенной вычислительной инфраструктуре и объединяют результаты.
Почему важны сетевые вычисления?
Организации используют сетевые вычисления по нескольким причинам.
Эффективность
С помощью сетевых вычислений вы можете разбить огромную сложную задачу на множество подзадач. Несколько компьютеров могут работать над подзадачами одновременно, что делает сетевые вычисления эффективными.
Стоимость
Сетевые вычисления применяются на существующем оборудовании, что означает, что вы можете повторно использовать существующие компьютеры. Вы можете сократить расходы, получив доступ к избыточным вычислительным ресурсам. Вы также можете экономически эффективно получить доступ к ресурсам из облака.
Гибкость
Сетевые вычисления не ограничены конкретным зданием или местом. Вы можете создать вычислительную сеть, охватывающую несколько регионов. Это позволяет исследователям в разных странах работать совместно, используя одну и ту же суперкомпьютерную мощность.
Каковы варианты использования сетевых вычислений?
Ниже перечислены некоторые распространенные области применения сетевых вычислений.
Финансовые сервисы
Финансовые учреждения используют сетевые вычисления в основном для решения проблем, связанных с управлением рисками. Используя объединенные вычислительные мощности сети, они могут сократить продолжительность прогнозирования изменений портфеля на нестабильных рынках.
Игры
Игровая индустрия использует сетевые вычисления для предоставления дополнительных вычислительных ресурсов разработчикам игр. Система сетевых вычислений разделяет большие задачи, такие как создание игрового дизайна, и распределяет их между несколькими машинами. Это приводит к ускорению процесса разработки игр.
Развлечения
Некоторые фильмы содержат сложные спецэффекты, для создания которых требуется мощный компьютер. Дизайнеры спецэффектов используют сетевые вычисления для ускорения сроков производства. У них есть программное обеспечение с поддержкой распределения, которое совместно использует вычислительные ресурсы для визуализации графики со спецэффектами.
Инженерия
Инженеры используют сетевые вычисления для проведения симуляций, создания моделей и анализа проектов. Они запускают специализированные приложения одновременно на нескольких машинах для обработки огромных объемов данных. Например, инженеры используют сетевые вычисления для сокращения продолжительности симуляции Монте-Карло – программного процесса, который использует прошлые данные для составления прогнозов.
Какие компоненты сетевых вычислений?
В сетевых вычислениях сеть компьютеров работает вместе для выполнения одной и той же задачи. Ниже перечислены компоненты вычислительной сети.
Узлы
Компьютеры или серверы в вычислительной сети называются узлами. Каждый узел предоставляет сети неиспользуемые вычислительные ресурсы, такие как процессор, память и хранилище. В то же время узлы можно использовать и для выполнения других, не связанных с ними задач. Количество узлов в сетевых вычислениях не ограничено. Существует три основных типа узлов: узлы управления, узлы провайдера и узлы пользователя.
Промежуточное ПО сети
Промежуточное программное обеспечение сети – это специализированное программное приложение, которое соединяет вычислительные ресурсы в операциях сети с высокоуровневыми приложениями. Например, оно обрабатывает ваш запрос на дополнительную вычислительную мощность от системы вычислительной сети.
Оно контролирует распределение пользователями доступных ресурсов, чтобы предотвратить перегрузку компьютеров сети. Промежуточное программное обеспечение сети также обеспечивает безопасность для предотвращения нецелевого использования ресурсов в сетевых вычислениях.
Архитектура сетевых вычислений
Сетевая архитектура представляет собой внутреннюю структуру сетевых компьютеров. В узле сетки в целом присутствуют следующие слои:
- Верхний слой состоит из приложений высокого уровня, таких как приложение для выполнения прогностического моделирования.
- Второй слой, также известный как промежуточное программное обеспечение, управляет и распределяет ресурсы, запрашиваемые приложениями.
- Третий слой состоит из доступных ресурсов компьютера, таких как процессор, память и накопитель.
- Нижний слой позволяет компьютеру подключаться к вычислительной сети.
Как работают сетевые вычисления?
Узлы сети и промежуточное программное обеспечение взаимодействует для выполнения задачи вычислений в сети. В сетевых операциях три основных типа узлов сети выполняют три различные роли.
Узел пользователя
Узел пользователя – это компьютер, который запрашивает ресурсы, совместно используемые другими компьютерами в сетевых вычислениях. Когда узлу пользователя требуются дополнительные ресурсы, запрос проходит через промежуточное программное обеспечение и доставляется другим узлам в системе сетевых вычислений.
Узел поставщика
В сетевых вычислениях узлы могут часто переключаться между ролями пользователя и поставщика.
Узел поставщика – это компьютер, который предоставляет свои ресурсы для сетевых вычислений. Когда машины-поставщики получают запросы на ресурсы, они выполняют подзадачи для узлов пользователей, например, прогнозирование цен на акции для различных рынков. В конце процесса промежуточное программное обеспечение собирает и компилирует все результаты для получения глобального прогноза.
Узел управления
Узел управления администрирует сеть и управляет распределением сетевых вычислительных ресурсов. Промежуточное программное обеспечение работает на узле управления. Когда узел пользователя запрашивает ресурс, промежуточное ПО проверяет наличие доступных ресурсов и назначает задачу определенному узлу поставщика.
Каковы типы распределительных вычислений?
Сетевые вычисления обычно классифицируются следующим образом.
Компьютерная сеть
В компьютерную сеть входит несколько компьютеров. Это позволяет исследователям использовать совокупную вычислительную мощность компьютеров. Исследователи используют компьютерную сеть для выполнения ресурсоемких задач, таких как математическое моделирование.
Распределительная сеть
Несмотря на сходство с сетями вычислений, в сетях распределения центрального процессора имеется много обычных компьютеров. Термин распределение описывает процесс поиска доступных вычислительных ресурсов в сети обычных компьютеров. В то время как другие пользователи сети обращаются к компьютерам для выполнения задач, не связанных с сетью, программное обеспечение сети использует эти узлы, когда они свободны. Сеть распределения также известна как сеть распределения центрального процессора или распределения цикла.
Сеть данных
Сеть данных – это вычислительная сеть, объединяющая несколько компьютеров для обеспечения большой емкости хранения данных. Вы можете получить доступ к хранящимся данным как на локальной машине, не беспокоясь о физическом расположении данных в сети.
Что такое распределенные вычисления?
Распределенные вычисления относятся к вычислительной системе, в которой программные компоненты совместно используются группой компьютеров, объединенных в сеть. Однако пользователи, использующие программное обеспечение, увидят единый согласованный интерфейс. Например, поисковая система в Интернете представляет собой распределенную вычислительную систему. Она позволяет осуществлять поиск на определенном сайте, посылая запрос на несколько серверов.
Сетевые вычисления и распределенные вычисления
Распределенные вычисления направлены на достижение одной цели в любой момент времени. В отличие от этого, сетевые вычисления не осуществляются связно, а распределяют ресурсы в своей сети для множества связанных подзадач. Сеть сетевых вычислений может состоять из нескольких систем сетевых вычислений.
Что такое кластерные вычисления?
Кластерные вычисления описывают сетевую систему, состоящую из однотипных компьютеров. Однотипные компьютеры имеют одинаковое аппаратное и программное обеспечение. Вы можете подключить их к высокоскоростной локальной сети, чтобы создать компьютерный кластер, выполняющий аналогичные задачи. Централизованный сервер контролирует и координирует работу машин.
Кластерные вычисления и сетевые вычисления
Кластерные вычисления характеризуются жесткими и специфическими аппаратными средствами, задачами и структурой управления. Между тем, сетевые вычисления являются гибкими с точки зрения совместного использования ресурсов. Компьютеры в распределенной сети работают независимо и не обязаны совместно использовать ресурсы. У них есть менеджер ресурсов, который разделяет неиспользуемые ресурсы во время выполнения.
Как работает AWS HPC для распределительных вычислений?
Высокопроизводительные вычисления (HPC) на AWS – это набор продуктов и сервисов, которые вы можете использовать для преодоления ограничений обычных вычислений, особенно в части вычислительной мощности, сетевого взаимодействия и управления файловой системой. Например, с помощью этих сервисов можно сократить время обработки данных и провести глубокие исследования.
- Эластичное вычислительное облако Amazon (Amazon EC2) позволяет хранить рабочие нагрузки в безопасных, масштабируемых и высокопроизводительных облачных средах.
- Пакет AWS позволяет планировать и масштабировать тысячи вычислительных рабочих нагрузок в сервисах AWS.
- Amazon FSx для Lustre обрабатывает огромные массивы данных по требованию и в масштабе с помощью высокопроизводительной файловой системы с задержкой на уровне долей миллисекунды.
Начните работу с распределительными вычислениями в AWS, создав бесплатный аккаунт уже сегодня.
Распределенные вычисления AWS: дальнейшие шаги
Получите мгновенный доступ к уровню бесплатного пользования AWS.
