Глава 1. Сетевые средства кластеров

1.1. КЛАССЫ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ЭВМ, КЛАСТЕРЫ вставка лекции

Классификация.

1.2. КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ

Основой любого кластера является компьютерная сеть.

Адресация в сетях. Множество адресов, допустимых в рамках некоторой схемы адресации, называется адресным пространством. Адресное пространство может иметь плоскую (линейную) или иерархическую организацию.

В первом случае множество адресов не структурировано, все адреса равноправны. Во втором случае оно организовано в виде вложенных друг в друга подгрупп, которые, последовательно сужая адресную область подобно почтовому адресу (страна, город, улица, дом, квартира), в конце концов определяют отдельный сетевой интерфейс.

Примером плоского числового адреса является MAC (Media Access Control) адрес, предназначенный для однозначной идентификации сетевых интерфейсов в локальных сетях. Такой адрес обычно используется только аппаратурой, поэтому его стараются сделать по возможности компактным и записывают в виде 6-байтового числа, например 0081005e24a8. При задании адресов не нужно выполнять ручную работу, так как адреса встраиваются в аппаратуру компанией изготовителем, поэтому их называют аппаратными. Адреса MAC между изготовителями распределяются централизованно комитетом IEEE.

Типичным представителем иерархических числовых адресов являются 4-байтовые сетевые IP (Internet Protocol) адреса, используемые для адресации узлов в глобальных сетях. В них поддерживается двухуровневая иерархия, адрес делится на старшую (номер сети) и младшую (номер узла в сети) часть. Такое деление позволяет передавать сообщение между сетями только на основании номера сети, а номер узла используется после доставки сообщения в нужную сеть.

В современных узлах для адресации применяют обе системы: передача между сетями осуществляется с помощью адресов IP, а внутри сети – с помощью адресов MAC. Кроме того, для удобства используются символические имена. В связи с множественностью систем адресации возникла проблема установления соответствия между адресами различных типов, которая решается двояко. При централизованном решении в сети устанавливается один или несколько компьютеров, в которых хранятся таблицы соответствия адресов, а все остальные обращаются к ним для получения необходимой информации. В распределенном случае каждый компьютер выявляет соответствие сетевого и аппаратного адреса путем опроса соседей, каждый из которых знает оба своих адреса.

• Физический уровень – самый нижний. На этом уровне определяются характеристики электрических сигналов, передающих дискретную информацию, например крутизна фронтов импульсов, уровни напряжения или тока передаваемых сигналов. Кроме того, здесь стандартизуются типы разъемов и назначение каждого контакта.

• Канальный уровень по-разному определяется в технологиях локальных и глобальных сетей. В глобальных сетях, для которых характерна произвольная топология, на канальном уровне решаются проблемы надежной связи двух соседних узлов. В локальных сетях с типовой топологией (например, звезда, кольцо, общая шина) на этом уровне решается задача обеспечить надежную связь любой пары узлов. Канальный уровень отвечает за формирование кадров, физическую адресацию, разделение передающей среды, контроль ошибок.

• Сетевой уровень служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей. Он манипулирует дейтаграммами.

• Транспортный уровень обеспечивает прикладному и сеансовому