Topologias de Rede


O Windows CCS suporta cinco topologias de rede diferentes. A escolha da melhor topologia varia de acordo com a necessidade do cluster e as características desejadas. Após apresentar cada uma das topologias e suas diferenças será feito um comparativo em relação a todas elas. As topologias envolvem pelo menos uma e possívelmente três redes diferentes: pública, privada e a das mensagens MPI (Message Passing Interface).
  1. Cenário 1: Dois adaptadores de rede no nó principal, um adaptador de rede nos nós computacionais
  2. Cenário 2. Dois adaptadores de rede em cada nó
  3. Cenário 3: Três adaptadores de rede no nó principal, dois adaptadores nos nós computacionais
  4. Cenário 4: Três adaptadores de rede em cada nó
  5. Cenário 5: Um adaptador de rede por nó
  • Cenário 1: Dois adaptadores de rede no nó principal, um adaptador de rede nos nós computacionais
Nesta configuração, o nó principal fornece o ICS(Internet Connection Sharing) entre os nós computacionais e a rede pública. O adaptador de rede pública para o nó principal está registrado no DNS na rede pública e o adaptador de rede privada controla toda a comunicação com o cluster. O nó principal atua como um gateway para todas as comunicações entre a rede pública e o cluster computacional (consulte a Figura 1). A rede privada é usada para o gerenciamento e implantação de todos os nós computacionais; ela pode ser também usada para o tráfego computacional MS MPI de alta velocidade.

Como esta configuração depende do ICS, os nós computacionais ficam ocultos atrás do nó principal.

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Figura1: Topologia de rede do cenário 1

Esta configuração pode oferecer suporte ao RIS(Remote Installation Services) opcionalmente para simplificar as implantações dos nós computacionais e pode ser usada para executar aplicativos paralelos. Como não existe comunicação direta entre a rede pública e os nós computacionais, os administradores devem executar a depuração do aplicativo diretamente nos nós computacionais ou em sistemas separados na rede privada.

Se o Active Directory estiver instalado no nó principal, a atualização do ICS também deverá ser instalada para executar o ICS. Além disso, se o RIS for selecionado, sua atualização será necessária.

  • Cenário 2. Dois adaptadores de rede em cada nó

Esta configuração oferece suporte a um adaptador de rede conectado à rede pública (corporativa) e a um adaptador conectado à rede privada dedicada do cluster (consulte a Figura 2). Esta rede privada é usada para o gerenciamento do cluster, para a implantação opcional do RIS em imagens do nó e para o tráfego MS MPI. Como cada nó computacional também está diretamente conectado à rede pública, a depuração de aplicativos executados nos nós é mais fácil. Os programadores poderão conectar diretamente os nós quando surgirem problemas, tornando a depuração mais eficiente.

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Figura2: Topologia de rede do cenário 2

Como no caso do primeiro cenário, este cenário oferece suporte a aplicativos paralelos próximos, mas com a vantagem adicional de os nós principais não atuarem como um afunilamento, forçando todos os resultados computacionais a passarem por ele quando forem reportados para os programas operacionais.

Neste cenário, a utilização do ICS é opcional, pois cada nó computacional pode se comunicar diretamente com os servidores DNS e DHCP de produção por meio da rede pública. Se o RIS estiver sendo usado e o ICS não estiver habilitado no nó principal, o serviço DHCP completo deverá ser configurado para a rede privada no nó principal para permitir o suporte do RIS, pois o RIS requer atribuições automáticas de endereço IP durante o processo de instalação remota.

Se o Active Directory estiver instalado no nó principal, a atualização do ICS também deverá ser instalada para executar o ICS. Além disso, se o RIS for selecionado, sua atualização será necessária.

  • Cenário 3: Três adaptadores de rede no nó principal, dois adaptadores nos nós computacionais

Esta configuração é semelhante ao cenário 1 com uma importante diferença: Como cada nó computacional possui dois adaptadores de rede, eles possuem uma conexão com a rede privada dedicada do cluster e uma conexão com uma rede privada secundária que executa o protocolo de alta velocidade MS MPI (consulte a Figura 3). O nó principal fornece o ICS entre os nós computacionais e a rede pública, além de oferecer suporte para as implantações do RIS.

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Figura 3. Topologia de rede do cenário 3

Esse cenário é mais apropriado para os aplicativos paralelos próximos, pois seu tráfego computacional é roteado em uma rede privada separada. Essa configuração remove a latência da rede da equação durante a execução de aplicativos paralelos. Essa rede MS MPI pode ser executada em uma Ethernet, provavelmente uma Gigabit Ethernet, ou pode usar a InfiniBand para o suporte a aplicativos sensíveis à latência e de largura de banda alta.

Neste cenário, o administrador deve configurar o endereço IP de cada interface MS MPI em cada nó manualmente, de preferência quando o nó for adicionado ao cluster mas ainda não estiver ativo.

Novamente, o suporte a depuração é limitado, porque o acesso aos nós computacionais é limitado ao nó principal em si.

Se o Active Directory estiver instalado no nó principal, a atualização do ICS também deverá ser instalada para executar o ICS. Além disso, se o RIS for selecionado, sua atualização será necessária.

  • Cenário 4: Três adaptadores de rede em cada nó

Esta configuração abrangente se baseia em três adaptadores de rede em cada nó do cluster, incluindo o nó principal e os nós computacionais. Ela oferece suporte a um adaptador de rede conectado à rede pública (corporativa); a um conectado à rede de gerenciamento de cluster privada e dedicada; e a um conectado a uma rede MS MPI dedicada de alta velocidade, conforme está mostrado no gráfico a seguir:

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Figura 4. Topologia de rede do cenário 4

Este cenário é ideal para organizações que precisam executar aplicativos paralelos próximos, porque as computações são executadas na rede dedicada MS MPI, enquanto o gerenciamento e a implantação são executados por meio da rede privada. Além disso, os desenvolvedores poderão usar a conexão da rede pública com os nós computacionais para a depuração do código do aplicativo quando ocorrerem erros.

Neste cenário, os administradores devem configurar o endereço IP de cada interface MS MPI em cada nó manualmente, de preferência quando o nó for adicionado ao cluster mas ainda não estiver ativo.

Se o Active Directory estiver instalado no nó principal, a atualização do ICS também deverá ser instalada para executar o ICS. Além disso, se o RIS for selecionado, sua atualização será necessária.

  • Cenário 5: Um adaptador de rede por nó

Nesta configuração, a rede pública é compartilhada para todo o tráfego de rede (consulte a Figura 5). Esse cenário é apropriado para a realização de testes e validação de conceitos dos clusters computacionais ou em cenários em que as computações de um nó não dependem de outros nós. Essa configuração não é muito adequada para computações paralelas, pois essas computações podem provocar um grande volume de comunicações internas nos clusters, o que pode afetar a rede organizacional.

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Figura 5. Topologia de rede do cenário 5

Além disso, como um único adaptador de rede é usado em cada nó, a implantação do RIS nos nós computacionais não é aceita. Cada nó computacional deve ser instalado manualmente.

Referências

Implantação e gerenciamento do Microsoft Windows Compute Cluster Server 2003

Getting Started with Compute Cluster Server 2003




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