多层分布式数据库实战 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:清华大学出版社

作者:王涛

出品人:

页数:204

译者:

出版时间:2000-8

价格:33.00元

装帧:

isbn号码:9787900625991

丛书系列:

图书标签:

• 计算机
• 数据库
• 分布式数据库
• 多层架构
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• 数据管理

《高性能计算集群架构与实践》 内容提要： 本书深入剖析了现代高性能计算（HPC）集群的系统架构、关键技术与实际部署策略。面对日益增长的科学计算、工程模拟和大数据分析需求，构建一个稳定、高效且可扩展的计算集群至关重要。本书旨在为系统工程师、集群管理员和需要利用HPC资源的研究人员提供一套全面、实用的技术指南。 第一部分：HPC集群基础架构 第一章：高性能计算概述与发展趋势 本章首先界定了高性能计算（HPC）的概念，区分了HPC与传统企业级计算的异同。我们将探讨HPC领域近十年来的主要发展趋势，包括异构计算的兴起（如GPU和FPGA的应用）、软件定义基础设施（SDI）对集群管理的影响，以及未来量子计算对传统HPC模型的潜在冲击。重点分析了摩尔定律放缓背景下，如何通过系统优化和并行化策略来持续提升计算能力。 第二章：集群硬件选型与配置 集群的性能基础在于其硬件平台。本章将详细讨论构成HPC集群的核心组件： 计算节点（Compute Nodes）： 深入对比分析不同代际的CPU架构（如Intel Xeon Scalable与AMD EPYC），考察核心数量、缓存大小和内存带宽对科学负载的影响。讨论了如何根据应用特性（计算密集型 vs. I/O密集型）选择合适的CPU配置。 高速互连网络（Interconnects）： 这是HPC集群的生命线。本章将详尽介绍InfiniBand（如HDR、NDR标准）和高速以太网（如RoCE v2）的技术原理、拓扑结构（如Fat Tree、Torus）的选择标准。重点分析延迟、带宽和消息速率（Message Rate）如何制约大规模并行程序的效率。 存储系统架构： 探讨高性能并行文件系统（Parallel File Systems）的必要性。我们将深入解析Lustre和BeeGFS的架构、元数据服务器（MDS）和对象存储服务器（OSS）的配置优化，以及闪存（NVMe-oF）在缓存层和近线存储中的应用。 第二章：集群网络深度优化 本章专注于网络配置和性能调优。涵盖了RDMA（Remote Direct Memory Access）技术在InfiniBand和RoCE中的实现细节，以及如何使用`ibstat`、`ibdiagnet`等工具进行网络健康检查和故障诊断。此外，还探讨了QoS（Quality of Service）在多租户HPC环境中的实现，以确保关键任务的网络资源隔离和优先级。 第二部分：集群软件栈与资源管理 第三章：操作系统与内核调优 选择合适的Linux发行版是集群构建的第一步。本章侧重于为HPC环境优化操作系统内核。内容包括：NUMA（Non-Uniform Memory Access）感知配置、Huge Pages的设置、I/O调度器的选择（如Deadline vs. Noop），以及如何通过调整系统内核参数（`/proc/sys`）来最大限度地减少系统调用的开销和上下文切换的频率。 第四章：作业调度与资源管理系统（RMS） 资源管理器是HPC集群的大脑。本书聚焦于Slurm工作负载管理器（Workload Manager）的深度配置与管理。内容涵盖： Slurm核心组件： `slurmctld`、`slurmd`的配置与高可用性。 分区（Partitions）与节点描述： 如何根据硬件异构性定义高效的分区策略。 作业提交与依赖管理： 深入讲解`sbatch`、`salloc`、`srun`的高级用法，包括Gang Scheduling和预留（Reservations）。 配额与公平共享策略： 如何实现基于用户、项目或账户的资源使用限制与优先级调度。 第五章：并行编程模型与中间件 本章讲解支撑大规模并行计算的软件层。重点介绍MPI（Message Passing Interface）的标准实现（如OpenMPI、MPICH）的编译、链接和性能调优。同时，详细阐述了OpenMP（共享内存并行化）与MPI的混合编程模型（Hybrid Programming）。此外，还涵盖了针对异构计算的编程接口，如CUDA（针对NVIDIA GPU）和OpenACC。 第三部分：性能分析与故障排查 第六章：HPC应用性能分析工具链 “优化始于测量”。本章介绍用于探查程序瓶颈的关键性能分析工具： 性能探查器（Profilers）： 深入使用Intel VTune Profiler和GNU GProf，分析CPU时间、缓存命中率和指令级并行度（ILP）。 内存与通信分析： 利用Score-P和TAU（Tuning and Analysis Utilities）来可视化MPI通信拓扑和同步等待时间。 I/O性能诊断： 使用Darshan工具包来获取应用程序级别的I/O特征分析报告，指导并行文件系统的优化方向。 第七章：集群监控、健康管理与日志分析 一个稳定运行的HPC集群需要主动的监控。本章介绍如何集成Prometheus/Grafana或Ganglia来实时监控节点健康、温度、功耗和网络拥塞情况。重点讲解如何建立自动化告警系统，并在系统层面预测硬件故障（如硬盘SMART数据分析）。此外，系统日志（如Journald）的集中化管理与高效检索方法也被详细阐述。 第八章：系统安全与数据保护 在多用户环境中，安全至关重要。本章讨论集群安全策略的实施，包括LDAP/Kerberos用于集中身份认证、访问控制列表（ACLs）在文件系统和作业提交中的应用。数据持久化和灾难恢复策略（DRP）的建立，特别是针对并行文件系统元数据的备份方案，是本章的重点内容。 适用读者对象： 高校、科研院所的HPC中心管理员和技术支持人员。 需要部署、维护和优化大型计算集群的企业IT工程师。 从事科学计算、仿真建模，并需要深入理解底层硬件和软件交互的科研人员。 对系统架构、高性能网络和并行计算有浓厚兴趣的软件开发者。

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