探索并行计算体系与集群扩展：体系结构解析

本文深入探讨了集群的可扩展性和其分布式体系结构，特别是针对并行计算系统的几种核心类型：无共享体系结构、共享磁盘体系结构和共享存储器体系结构。无共享体系结构，如目前大多数集群采用的独立PC或工作站，强调节点间的松耦合，但可能需要OS扩展支持单一系统映象（SSI）。共享磁盘体系结构利用分布式文件系统，如NFS和GFS，解决了存储容量和高可用性问题。而共享存储器体系结构，尽管实现难度大，却能提供最佳的SSI性能，如DSM和NUMA技术。 "可扩展性"是衡量集群效能的关键指标，它涉及系统的扩展能力，即在增加硬件资源时，系统性能是否能相应提升且保持稳定。集群的可扩展性包括纵向扩展（增加单个节点的性能）和横向扩展（添加更多节点），确保系统的整体性能随着资源的增加而线性增长。 "单一系统映像"（Single System Image, SSI）是集群设计中的重要概念，它使用户在集群中感觉仿佛是在操作一台大型单一机器，而无需关注底层的分布式架构。这在处理一致性、数据管理和资源管理等方面提供了便利。 文章进一步指出，理想的集群设计应兼顾可扩展性、计算成本效率和未来技术发展趋势。设计师需权衡各种体系结构的优缺点，以适应不同的应用场景，如密集计算和高可靠商业环境。 最后，作者引用了结束语和参考资料，表明后续可能会探讨如何在实践中优化这些体系结构，以及集群管理、故障恢复和负载均衡等关键主题。这篇文章深入剖析了集群设计中的核心概念和技术细节，对于理解和构建高效可扩展的分布式系统至关重要。