openMosixLinux 的群集技術(shù)

OpenMosix 將群集能力添加到 Linux 內(nèi)核，從而允許任何標準 Linux 進程利用群集的資源。通過使用自適應(yīng)負載均衡技術(shù)，運行在群集的一個節(jié)點上的進程可以透明地“遷移”到另一個節(jié)點（在該節(jié)點上，它們可以更快地執(zhí)行）上。 因為 openMosix 對于所有運行中的程序都是完全透明的，所以被遷移的進程甚至不知道（或不需要知道）它正在遠程系統(tǒng)上運行。就遠程進程和運行在最初節(jié)點（稱為“宿主節(jié) 點”）上的其它進程而言，該進程是在本地運行的。

openMosix 的這種透明性意味著不需要專門的編程，即可利用 openMosix 的負載均衡技術(shù)。實際上，缺省 openMosix 安裝會自動地將進程遷移到“最佳”節(jié)點上。這使得 openMosix 成為了能夠立即為大量應(yīng)用程序帶來好處的群集解決方案。

openMosix 真正的奇妙之處在于它可以將許多 Linux 機器轉(zhuǎn)換成一個類似于大型虛擬 SMP（對稱多處理器）系統(tǒng)的東西。但是，兩者之間有一些差異。首先，在“真正的”SMP 系統(tǒng)上，兩個或更多 CPU 之間可以很快地交換數(shù)據(jù)；但使用 openMosix 時，節(jié)點之間彼此通信的速度是由 LAN 的速度決定的。使用千兆位以太網(wǎng)或其它高帶寬聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠提高 openMosix 群集的效率。

當 然，openMosix 提供了許多傳統(tǒng)的多處理器系統(tǒng)不能提供的好處。使用 openMosix 時，您可以使用便宜的 PC 硬件，創(chuàng)建由數(shù)十個甚至數(shù)百個節(jié)點組成的群集。與此相反，相對于您的預(yù)算而言，包含大量處理器的 SMP 系統(tǒng)價格可能會昂貴得驚人。對于許多應(yīng)用程序，使用 openMosix 比使用傳統(tǒng)超級計算機或大型機更“劃算”。當然，您完全可以在許多高端多處理器系統(tǒng)上運行 OpenMosix。正如先前提到的，將 openMosix 與性能增強技術(shù)組合起來也是有益的，譬如將它與 Intel 超線程技術(shù)合并使用，后者可用于使用 Intel Xeon 處理器的 xSeries 服務(wù)器，目前 Linux 已支持該技術(shù)。超線程技術(shù)通過使單個 Xeon 處理器能夠在操作系統(tǒng)上表現(xiàn)為兩個虛擬處理器，以改進線程應(yīng)用程序的性能。通過同時利用 SMP 和超線程，您可以從擁有多個物理和／或虛擬處理器中受益，并可享受 openMosix 本身的優(yōu)點。甚至有可能（并且很輕松！）與現(xiàn)有的 MPI 或 PVM 程序一起使用 openMosix，以便進一步優(yōu)化支持群集的應(yīng)用程序的性能。

OpenMosix（象 SMP 系統(tǒng)一樣）不能在多個物理 CPU 上同時執(zhí)行單個進程。這意味著 openMosix 不能加速象 Mozilla 這樣的單進程程序，而只能將它遷移到執(zhí)行效率最高的節(jié)點上。此外，openMosix 目前不支持多個協(xié)作線程彼此隔離。

與 此相反，超線程技術(shù)允許多個線程同時在不同的邏輯處理器上執(zhí)行。因此，關(guān)注性能的用戶可能希望以創(chuàng)造性的方法組合超線程技術(shù)和 openMosix，因為這兩種技術(shù)可以互補。通過將使用 Xeon 處理器的節(jié)點組裝成群集節(jié)點，就能夠使用超線程技術(shù)來提高每個節(jié)點處理多個協(xié)作線程的能力，這些協(xié)作線程是不能在 openMosix 節(jié)點之間分隔和分布的；根據(jù)您規(guī)劃使用群集的方式，利用這些技術(shù)將導(dǎo)致顯著的性能提升。

當然，openMosix 會考慮使并行執(zhí)行在進程級別上的伸縮性非常好。OpenMosix 可以毫無問題地在節(jié)點之間遷移大多數(shù)標準 Linux 進程。如果一個應(yīng)用程序派生出許多子進程，每個子進程都執(zhí)行工作，那么 openMosix 能夠?qū)⑦@些進程中的每一個都遷移到群集中的一個適當?shù)墓?jié)點上。即使特定應(yīng)用程序并沒有設(shè)計成使用多個可以獨立遷移的子進程，您也可以利用這種能力。例如， 如果您想使用群集壓縮 12 個數(shù)字音軌，則可以簡單地同時啟動所有 12 個音頻編碼進程。數(shù)秒之后，openMosix 會將每個進程都遷移到群集中的一個合適節(jié)點上。如果您的群集恰好有 12 個節(jié)點，那么完成音頻編碼作業(yè)的速度幾乎比使用一臺機器時快 12 倍。如果計劃同時運行的進程數(shù)比群集中的節(jié)點數(shù)多，那么多進程和超線程將向您提供額外的性能優(yōu)勢。

OpenMosix 是最初 Mosix 項目的一個相當新的分支，Mosix 也為 Linux 提供了透明的群集解決方案。那么，為什么要使用 openMosix 呢？這里是一些很好的理由。在 2001 年末，Mosix 項目的領(lǐng)導(dǎo)決定在非 GPL 許可證下發(fā)布 Mosix 的所有新版本（它們原本是 GPL 代碼）。實際上，除了版權(quán)和一句“All rights reserved”之外，現(xiàn)在新的 Mosix 代碼根本不包含任何許可證。因為這個突如其來和意外的變化，所以不能將 Mosix 的新發(fā)行版看作是免費軟件，并且，關(guān)于用戶對新的 Mosix 代碼擁有什么權(quán)利還不清楚。實際上，在今后的日子里，沒有什么可以阻止 Mosix 的作者向 Mosix 用戶收取版權(quán)費。

顯然，這個突如其來的許可變化引起了許多 Mosix 當前用戶的關(guān)注，由于 Mosix 網(wǎng)站未經(jīng)說明就刪除了代碼和 Mosix 郵件列表檔案本身這一事實，因而引起了更多的關(guān)注。令人欣慰的是，并不是只有這些用戶才關(guān)注這一突然變化。Mosix 項目聯(lián)合經(jīng)理 Moshe Bar 不贊成放棄 GPL 許可。作為對這一變化的響應(yīng)，Moshe 啟動了 openMosix 項目，目的是確保廣大用戶可以繼續(xù)使用 Mosix 的免費版本。

自從 openMosix 項目開始以來，原來安裝了 Mosix 的大量用戶都轉(zhuǎn)而安裝 openMosix — 據(jù)最保守估計有 350 例以上。此外，Moshe 更開放的新開發(fā)風格使 openMosix 的開發(fā)速度迅速加快。目前有 14 個人積極地從事 openMosix 開發(fā)工作，但只有 4 個人為 Mosix 工作。接下來，他們在 openMosix 代碼中修正了許多錯誤并添加了性能增強，并正在開發(fā)許許多多與新的便利性、功能和性能相關(guān)的特性。既然“灰塵已經(jīng)撣去”，看起來 openMosix/Mosix 的分家使得一個新的 Linux 群集解決方案得以誕生，它比原有的其它解決方案更好、更健壯并且開發(fā)得更迅速。

要設(shè)置 openMosix 群集，您需要兩個或更多連接在 LAN 中的 Linux 系統(tǒng)。要運行 openMosix，這些系統(tǒng)應(yīng)該能編譯和運行 2.4 系列的內(nèi)核。

以上是必需的。為了獲取最大的群集性能，您可能會希望考慮使用下列推薦組件。

強 烈建議使用至少 100 兆位（快速）以太網(wǎng)。標準（10 兆位）以太網(wǎng)不會向您提供良好的群集性能，但如果您只是想玩玩 openMosix，這應(yīng)該也不錯。千兆位以太網(wǎng)是可選的，但卻是有益的。千兆位以太網(wǎng)網(wǎng)卡還在不斷降價；130 美元就可以買到可靠的千兆位以太網(wǎng)網(wǎng)卡。但是，請別誤以為非要千兆位以太網(wǎng)不可；只要用快速以太網(wǎng)，openMosix 就可以出色地完成許多任務(wù)了。

將 機器的以太網(wǎng)卡連接到專用的高速交換機上也是很有益的。這樣做，各個系統(tǒng)都能夠以“全雙工”方式通過以太網(wǎng)進行通信，從而有效地使帶寬加倍。如果機器的數(shù) 量有限，則您可能考慮使用專門繞制的（specially-wired）以太網(wǎng)電纜將系統(tǒng)之間彼此直接地連接起來。這樣做，能夠以相當?shù)偷膬r格獲得“類交 換機（switch-like）”的全雙工性能。使用具有 2 個或 3 個節(jié)點的群集時，這個技巧很有用，因為這些配置只需要每臺機器分別有一塊或兩塊網(wǎng)卡（NIC）即可。

推薦使用大量交換空間。這將允許從群集中動態(tài)地除去節(jié)點而不至于使現(xiàn)有節(jié)點耗盡虛擬內(nèi)存。再提一下，這是推薦作法，只有在您讓群集超負荷運行的極端情況下，它才會顯現(xiàn)出差異。

再 說一遍，這些建議全部都是可選的，完全有可能使用兩臺運行 Pentium 系列處理器的機器在標準以太網(wǎng)上建立群集。網(wǎng)絡(luò)越快，openMosix 在群集中的節(jié)點之間就能夠更有效地遷移進程。用快速網(wǎng)絡(luò)玩 openMosix 更有樂趣。說到玩 openMosix，請關(guān)注我的下一篇文章，那時我將向您演示如何設(shè)置真正屬于您自己的 openMosix 群集。在本系列文章的第三部分中，我們要準備好享受很多樂趣，因為那時我們將看到 openMosix 運行起來。