Beowulf cluster (tsz. Beowulf clusters)
A Beowulf cluster egy számítógépes fürtözési architektúra, amelyet egy közös célért összeállított, hálózatba kötött gépek alkotnak. A rendszer úgy működik, mintha egyetlen nagy teljesítményű számítógép lenne.
A Beowulf cluster ötletét Thomas Sterling és Donald Becker (NASA, 1994) fejlesztette ki, amikor olcsó, mégis erőteljes számítási megoldásra volt szükség.
A név a Beowulf angolszász hősi eposzra utal, ahol egy harcos legyőz egy erős szörnyet – szimbolikusan az alacsony költségű gépek legyőzik a drága szuperszámítógépek korlátait.
A Beowulf rendszer tipikusan master–slave (vezérlő–munkás) architektúrában épül fel.
| Komponens | Funkció |
|---|---|
| Master node | Felügyeli a feladatok kiosztását, kommunikációt, eredmények begyűjtését |
| Slave node-ok | A számítási feladatokat végzik |
| Hálózat | A csomópontok közötti adatátvitelért felelős (pl. Ethernet, InfiniBand) |
| Megosztott tárhely | Pl. NFS, ahol az adatok közösen elérhetők |
Az MPI programozás során a master node elindít egy programot több processzel, és minden processz egy másik gépen fut.
#include <mpi.h>
#include <stdio.h>
int main(int argc, char** argv) {
int rank, size;
MPI_Init(&argc, &argv); // MPI környezet inicializálása
MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank); // Azonosító (rank)
MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &size); // Processzek száma
printf("Hello from process %d of %d\n", rank, size);
MPI_Finalize(); // MPI lezárása
return 0;
}
| Előny | Magyarázat |
|---|---|
| Költséghatékony | Olcsó hardver, szabad szoftver |
| Rugalmas | Bővíthető új csomópontokkal |
| Tanuláshoz ideális | Oktatás, kutatás, prototípusok |
| Szabad szoftver | Nem igényel drága licencet |
| Hátrány | Magyarázat |
|---|---|
| Komplex telepítés | A rendszer összehangolása időigényes |
| Hálózati késleltetés | Ethernet alapú hálózatnál jelentős lehet |
| Megosztott fájlrendszer igény | NFS vagy más közös tárhely szükséges |
| Hibakezelés | Egy csomópont meghibásodása az egész futást befolyásolhatja |
| Típus | Jellemző |
|---|---|
| Grid computing | Földrajzilag szétosztott rendszerek összekapcsolása |
| Cloud computing | AWS, GCP, Azure – rugalmas, de fizetős |
| Supercomputers | Egyedi építésű, drága rendszerek |
| Raspberry Pi cluster | Oktatási célú mini-fürt, alacsony fogyasztás |
Bár ma már a felhőalapú számítástechnika egyre népszerűbb, a Beowulf modellek továbbra is fontosak:
| Fogalom | Leírás |
|---|---|
| Beowulf cluster | Olcsó számítógépekből épített párhuzamos rendszer |
| Master/slave modell | Egy központi vezérlő és több végrehajtó csomópont |
| MPI | Párhuzamos programozási interfész üzenetküldésre |
| Linux + SSH + NFS | Tipikus szoftverkomponensek |
| Előny | Olcsó, rugalmas, tanulóbarát |
| Hátrány | Hálózati késleltetés, komplex beállítás |
| Használat | Kutatás, oktatás, szimulációk, adatfeldolgozás |