ภาพระบบเดี่ยว

ในการประมวลผลแบบกระจายคลัสเตอร์ภาพระบบเดียว ( SSI ) คือคลัสเตอร์ของเครื่องที่ดูเหมือนจะเป็นระบบเดียว^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 3 ] แนวคิดนี้มักถูกมองว่ามีความ}^หมายเหมือนกับระบบปฏิบัติการแบบกระจาย [ ⁴^]^[⁵^]แต่ภาพเดียวอาจถูกนำเสนอเพื่อวัตถุประสงค์ที่จำกัดกว่า เช่นการจัดตารางงานซึ่งอาจทำได้โดยใช้ซอฟต์แวร์อีกชั้นหนึ่งเหนือภาพระบบปฏิบัติการ แบบดั้งเดิม ที่ทำงานบนแต่ละโหนด^[⁶^]ความสนใจในคลัสเตอร์ SSI มาจากความเชื่อที่ว่าอาจใช้งานและบริหารจัดการได้ง่ายกว่าคลัสเตอร์ที่มีความเชี่ยวชาญเฉพาะด้าน มากกว่า

ระบบ SSI ที่แตกต่างกันอาจสร้างภาพลวงตาของระบบเดียว ได้อย่างสมบูรณ์มากหรือน้อยแตกต่างกันไป

คุณสมบัติของระบบคลัสเตอร์ SSI

ระบบ SSI ที่แตกต่างกัน อาจมีคุณสมบัติเหล่านี้เพียงบางส่วน ขึ้นอยู่กับการใช้งานที่ตั้งใจไว้

กระบวนการย้ายข้อมูล

ระบบ SSI จำนวนมากรองรับ การ ย้ายกระบวนการ^{[ 7 ]} กระบวนการอาจเริ่มต้นบนโหนด หนึ่ง และย้ายไปยังโหนดอื่น ซึ่งอาจเป็นเพราะ เหตุผลด้าน การปรับสมดุลทรัพยากรหรือการบริหารจัดการ^{[หมายเหตุ 1 ]}เมื่อกระบวนการถูกย้ายจากโหนดหนึ่งไปยังอีกโหนดหนึ่ง ทรัพยากรอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง (เช่น ทรัพยากร IPC ) อาจถูกย้ายไปด้วย

การตรวจสอบจุดกระบวนการ

ระบบ SSI บางระบบอนุญาตให้ทำการบันทึกสถานะการทำงานของกระบวนการที่กำลังทำงานอยู่ ซึ่งช่วยให้สามารถบันทึกสถานะปัจจุบันและโหลดกลับมาใช้ใหม่ได้ในภายหลัง^{[หมายเหตุ 2 ]} การบันทึกสถานะการทำงานสามารถมองได้ว่าเกี่ยวข้องกับการย้ายข้อมูล เนื่องจากการย้ายกระบวนการจากโหนดหนึ่งไปยังอีกโหนดหนึ่งสามารถทำได้โดยการบันทึกสถานะการทำงานของกระบวนการก่อน จากนั้นจึงเริ่มต้นกระบวนการใหม่บนโหนดอื่น หรืออีกนัยหนึ่ง การบันทึกสถานะการทำงานสามารถพิจารณาได้ว่าเป็นการย้ายข้อมูลไปยังดิสก์

พื้นที่กระบวนการเดียว

ระบบ SSI บางระบบสร้างภาพลวงตาว่ากระบวนการทั้งหมดกำลังทำงานอยู่บนเครื่องเดียวกัน โดยเครื่องมือจัดการกระบวนการ (เช่น "ps", "kill" ใน ระบบที่คล้าย Unix ) จะทำงานกับทุกกระบวนการในคลัสเตอร์

รากเดียว

ระบบ SSI ส่วนใหญ่จะแสดงภาพรวมของระบบไฟล์เพียงมุมมองเดียว ซึ่งอาจทำได้โดยใช้ เซิร์ฟเวอร์ NFS แบบง่ายๆ อุปกรณ์ดิสก์ที่ใช้ร่วมกัน หรือแม้แต่การจำลองไฟล์

ข้อดีของการใช้มุมมองรากเดียวคือ กระบวนการต่างๆ สามารถทำงานบนโหนดใดก็ได้ที่ว่างอยู่ และเข้าถึงไฟล์ที่ต้องการได้โดยไม่ต้องมีข้อควรระวังพิเศษใดๆ หากคลัสเตอร์มีการย้ายกระบวนการ มุมมองรากเดียวจะช่วยให้สามารถเข้าถึงไฟล์ได้โดยตรงจากโหนดที่กระบวนการกำลังทำงานอยู่

ระบบ SSI บางระบบมีวิธีการ "ทำลายภาพลวงตา" โดยมีไฟล์เฉพาะโหนดบางไฟล์แม้จะอยู่ในรูทเดียวก็ตามHP TruClusterมี "ลิงก์สัญลักษณ์ที่ขึ้นอยู่กับบริบท" (CDSL) ซึ่งชี้ไปยังไฟล์ที่แตกต่างกันไปตามโหนดที่เข้าถึงHP VMSclusterมีชื่อตรรกะรายการค้นหาที่มีไฟล์เฉพาะโหนด โดยจะซ่อนไฟล์ที่ใช้ร่วมกันในคลัสเตอร์เมื่อจำเป็น ความสามารถนี้อาจจำเป็นสำหรับการจัดการกับ คลัสเตอร์ ที่ไม่เหมือนกันซึ่งโหนดทั้งหมดไม่ได้มีการกำหนดค่าเหมือนกัน ในการกำหนดค่าที่ซับซ้อนกว่า เช่น โหนดหลายโหนดที่มีสถาปัตยกรรมหลายแบบกระจายอยู่หลายไซต์ ดิสก์ภายในเครื่องหลายตัวอาจรวมกันเพื่อสร้างรูทเดียวเชิงตรรกะ

พื้นที่ I/O เดี่ยว

ระบบ SSI บางระบบอนุญาตให้ทุกโหนดเข้าถึงอุปกรณ์ I/O (เช่น เทป ดิสก์ สายอนุกรม เป็นต้น) ของโหนดอื่นได้ อาจมีข้อจำกัดบางประการเกี่ยวกับประเภทของการเข้าถึงที่อนุญาต (ตัวอย่างเช่นOpenSSIไม่สามารถเชื่อมต่ออุปกรณ์ดิสก์จากโหนดหนึ่งไปยังอีกโหนดหนึ่งได้)

พื้นที่ IPC เดี่ยว

ระบบ SSI บางระบบอนุญาตให้กระบวนการบนโหนดต่างๆ สื่อสารกันได้โดยใช้ กลไก การสื่อสารระหว่างกระบวนการราวกับว่าพวกมันกำลังทำงานอยู่บนเครื่องเดียวกัน ในระบบ SSI บางระบบนี้ยังสามารถรวมถึงหน่วยความจำที่ใช้ร่วมกันได้ (สามารถจำลองได้ในซอฟต์แวร์ด้วยหน่วยความจำที่ใช้ร่วมกันแบบกระจาย )

โดยส่วนใหญ่แล้ว การสื่อสารระหว่างโหนด (inter-node IPC) จะช้ากว่าการสื่อสารระหว่างโหนดบนเครื่องเดียวกัน (IPC on the same machine) และอาจช้าลงอย่างมากหากใช้หน่วยความจำร่วมกัน คลัสเตอร์ SSI บางคลัสเตอร์จึงมีฮาร์ดแวร์พิเศษเพื่อลดความช้าลงนี้

ที่อยู่ IP ของคลัสเตอร์

ระบบ SSI บางระบบมี " ที่อยู่ IP ของคลัสเตอร์ " ซึ่งเป็นที่อยู่เดียวที่มองเห็นได้จากภายนอกคลัสเตอร์ และสามารถใช้ติดต่อคลัสเตอร์ได้ราวกับว่าเป็นเครื่องเดียว สามารถใช้สำหรับการกระจายโหลดการโทรเข้าสู่คลัสเตอร์ โดยส่งต่อไปยังโหนดที่มีโหลดน้อย หรือเพื่อความซ้ำซ้อน โดยย้ายที่อยู่คลัสเตอร์จากเครื่องหนึ่งไปยังอีกเครื่องหนึ่งเมื่อโหนดเข้าร่วมหรือออกจากคลัสเตอร์^{[หมายเหตุ 3 ]}

ตัวอย่าง

ตัวอย่างในที่นี้มีหลากหลาย ตั้งแต่แพลตฟอร์มเชิงพาณิชย์ที่มีความสามารถในการปรับขนาด ไปจนถึงแพ็กเกจ/เฟรมเวิร์กสำหรับการสร้างระบบแบบกระจาย และรวมถึงสิ่งที่ใช้งานจริงในการสร้างอิมเมจระบบเดียว

คุณสมบัติ SSI ของระบบการจัดกลุ่มแบบต่างๆ
ชื่อ	กระบวนการย้ายข้อมูล	จุดตรวจสอบกระบวนการ	พื้นที่กระบวนการเดียว	รากเดียว	พื้นที่ I/O เดี่ยว	พื้นที่ IPC เดี่ยว	ที่อยู่ IP ของคลัสเตอร์^{[ t 1 ]}	แบบจำลองแหล่งที่มา	วันที่วางจำหน่ายล่าสุด^{[ t 2 ]}	ระบบปฏิบัติการที่รองรับ
อะมีบา^{[ t 3 ]}	ใช่	ใช่	ใช่	ใช่	ไม่ทราบ	ใช่	ไม่ทราบ	เปิด	30 กรกฎาคม 2539	พื้นเมือง
เอไอเอ็กซ์ ที ซีเอฟ	ไม่ทราบ	ไม่ทราบ	ไม่ทราบ	ใช่	ไม่ทราบ	ไม่ทราบ	ไม่ทราบ	ปิด	30 มีนาคม พ.ศ. 2533 ^{[ 8 ]}	AIX PS/2 1.2
ผู้พิทักษ์นอนสต็อป^{[ t 4 ]}	ใช่	ใช่	ใช่	ใช่	ใช่	ใช่	ใช่	ปิด	กันยายน 2568	ระบบปฏิบัติการนอนสต็อป
นรก	เลขที่	เลขที่	เลขที่	ใช่	ใช่	ใช่	ไม่ทราบ	เปิด	13 สิงหาคม 2568	เนทีฟ, วินโดวส์ , ไอริกซ์ , ลินุกซ์ , ออสซิลเลต , ฟรีบีเอสดี , โซลาริส , แพลน 9
เคอร์ริกเฮด	ใช่	ใช่	ใช่	ใช่	ไม่ทราบ	ใช่	ไม่ทราบ	เปิด	14 มิถุนายน 2553	ลินุกซ์ 2.6.30
LinuxPMI ^{[ t 5 ]}	ใช่	ใช่	เลขที่	ใช่	เลขที่	เลขที่	ไม่ทราบ	เปิด	18 มิถุนายน 2549	ลินุกซ์ 2.6.17
ตำแหน่ง^{[ t 6 ]}	ใช่	ไม่ทราบ	ใช่	ใช่	ใช่	ใช่^{[ t 7 ]}	ไม่ทราบ	ปิด	1988	พื้นเมือง
โมซิกซ์	ใช่	ใช่	เลขที่	ใช่	เลขที่	เลขที่	ไม่ทราบ	ปิด	24 ตุลาคม 2560	ลินุกซ์
openMosix ^{[ t 8 ]}	ใช่	ใช่	เลขที่	ใช่	เลขที่	เลขที่	ไม่ทราบ	เปิด	10 ธันวาคม พ.ศ. 2547	ลินุกซ์ 2.4.26
OpenPMIx ^{[ t 9 ]}	ใช่	ใช่	เลขที่	ใช่	เลขที่	เลขที่	ไม่ทราบ	เปิด	26 กันยายน 2025	ลินุกซ์
Open-Sharedroot ^{[ t 10 ]}	เลขที่	เลขที่	เลขที่	ใช่	เลขที่	เลขที่	ใช่	เปิด	1 กันยายน 2554 ^{[ 9 ]}	ลินุกซ์
โอเพ่นเอสไอ	ใช่	เลขที่	ใช่	ใช่	ใช่	ใช่	ใช่	เปิด	18 กุมภาพันธ์ 2553	ลินุกซ์ 2.6.10 ( เดเบียน , เฟโดรา )
แผน 9	หมายเลข^{[ 10 ]}	เลขที่	เลขที่	ใช่	ใช่	ใช่	ใช่	เปิด	10 มกราคม 2558	พื้นเมือง
เทพดา	ใช่	ไม่ทราบ	เลขที่	ใช่	ใช่	เลขที่	ไม่ทราบ	เปิด	1992	พื้นเมือง
TidalScale (ปัจจุบันคือ HPE )	ใช่	เลขที่	ใช่	ใช่	ใช่	ใช่	ใช่	ปิด	17 สิงหาคม 2563	ลินุกซ์ , ฟรีบีเอสดี
ทรูคลัสเตอร์	เลขที่	ไม่ทราบ	เลขที่	ใช่	เลขที่	เลขที่	ใช่	ปิด	1 ตุลาคม 2553	ทรู64
VMScluster	เลขที่	เลขที่	ใช่	ใช่	ใช่	ใช่	ใช่	ปิด	20 พฤศจิกายน 2024	โอเพ่นวีเอ็มเอส
z/VM	ใช่	เลขที่	ใช่	เลขที่	เลขที่	ใช่	ไม่ทราบ	ปิด	30 กันยายน 2024	พื้นเมือง
คลัสเตอร์ UnixWare NonStop ^{[ t 11 ]}	ใช่	เลขที่	ใช่	ใช่	ใช่	ใช่	ใช่	ปิด	มิถุนายน 2543	ยูนิกซ์แวร์

^ คลัสเตอร์ SSI ที่ใช้ Linuxจำนวนมากสามารถใช้ Linux Virtual Serverเพื่อกำหนดที่อยู่ IP คลัสเตอร์เดียวได้
^สีเขียวหมายความว่าซอฟต์แวร์กำลังได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง
^ การพัฒนา อะมีบาได้รับการสานต่อโดย ดร. สเตฟาน บอสเซ่ ที่ห้องปฏิบัติการ BSS เก็บถาวรเมื่อ 2009-02-03 ที่ Wayback Machine
^ Guardian90 TR90.8อ้างอิงจากการวิจัยและพัฒนาโดย Tandem Computers โดย Andrea Borr ที่ [1]
^ LinuxPMIเป็นระบบที่พัฒนาต่อจาก openMosix
^ LOCUSถูกใช้เพื่อสร้าง IBM AIX TCF
^ LOCUSใช้ named pipesสำหรับ IPC
^ openMosixเป็นการแตกสาขามาจาก MOSIX
^โครงการ OpenPMIx ยังคงพัฒนาต่อยอดจากโค้ด openMosix เดิม
^ Open-Sharedrootเป็นคลัสเตอร์แบบ shared root จาก ATIX
^ UnixWare NonStop Clustersเป็นพื้นฐานสำหรับ OpenSSI

ดูเพิ่มเติม

คลัสเตอร์รูทร่วมแบบไม่มีดิสก์
ตัวจัดการล็อกแบบกระจาย
แคชแบบกระจาย
เครื่องเสมือนแบบขนาน - ทางเลือกสำหรับอิมเมจระบบหลายตัว
อินเทอร์เฟซการส่งข้อความ - ทางเลือกภาพระบบหลายแบบ

หมายเหตุ

ตัวอย่างเช่น อาจจำเป็นต้องย้ายกระบวนการที่ใช้เวลานานออกจากโหนดที่จะปิดตัวลงเพื่อการบำรุงรักษา
^การบันทึกสถานะ (Checkpointing) มีประโยชน์อย่างยิ่งในคลัสเตอร์ที่ใช้สำหรับการประมวลผลประสิทธิภาพสูงช่วยป้องกันการสูญเสียงานในกรณีที่คลัสเตอร์หรือโหนดรีสตาร์ท
^ "การออกจากกลุ่มก้อน" มักเป็นคำที่ใช้แทนการขัดข้อง

[11] คลัสเตอร์ SSI ที่ใช้ Linuxจำนวนมากสามารถใช้ Linux Virtual Serverเพื่อกำหนดที่อยู่ IP คลัสเตอร์เดียวได้

[12] สีเขียวหมายความว่าซอฟต์แวร์กำลังได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง

[13] การพัฒนา อะมีบาได้รับการสานต่อโดย ดร. สเตฟาน บอสเซ่ ที่ห้องปฏิบัติการ BSS เก็บถาวรเมื่อ 2009-02-03 ที่ Wayback Machine

[15] Guardian90 TR90.8อ้างอิงจากการวิจัยและพัฒนาโดย Tandem Computers โดย Andrea Borr ที่ [1]

[16] LinuxPMIเป็นระบบที่พัฒนาต่อจาก openMosix

[17] LOCUSถูกใช้เพื่อสร้าง IBM AIX TCF

[18] LOCUSใช้ named pipesสำหรับ IPC

[19] Mosixเป็นการแตกสาขามาจาก MOSIX

[20] โครงการ OpenPMIx ยังคงพัฒนาต่อยอดจากโค้ด openMosix เดิม

[21] Open-Sharedrootเป็นคลัสเตอร์แบบ shared root จาก ATIX

[24] UnixWare NonStop Clustersเป็นพื้นฐานสำหรับ OpenSSI

[8] ตัวอย่างเช่น อาจจำเป็นต้องย้ายกระบวนการที่ใช้เวลานานออกจากโหนดที่จะปิดตัวลงเพื่อการบำรุงรักษา

[9] การบันทึกสถานะ (Checkpointing) มีประโยชน์อย่างยิ่งในคลัสเตอร์ที่ใช้สำหรับการประมวลผลประสิทธิภาพสูงช่วยป้องกันการสูญเสียงานในกรณีที่คลัสเตอร์หรือโหนดรีสตาร์ท

[10] "การออกจากกลุ่มก้อน" มักเป็นคำที่ใช้แทนการขัดข้อง

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ] แนวคิดนี้มักถูกมองว่ามีความ

หมาย

4

[

[ 7 ]

[หมายเหตุ 1 ]

[หมายเหตุ 2 ]

[หมายเหตุ 3 ]

[ t 1 ]

[ t 2 ]

[ t 3 ]

[ 8 ]

[ t 4 ]

[ t 5 ]

[ t 6 ]

[ t 7 ]

[ t 8 ]

[ t 9 ]

[ t 10 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ t 11 ]