MacBidouille

Les Clusters (suite):

2.3 Clusters vs SMP/MPP :
    L'architecture SMP (Symetric Multi Processor), dite à couplage serré, est celle rencontrée dans les ordinateurs multi-processeurs comme les stations SGI, SUN, HP/PA, une partie des PowerMac jusqu'aux super-calculateurs comme les Cray. Pour ces derniers on parle d'architecture MPP ou "Massively Parallel Processor", voire de mainframe. Ce sont des architectures à mémoire partagée, c'est-à-dire que les processeurs se trouvent en général sur une carte mère commune et peuvent partager les ressources (fig. 2.5).

Fig. 2.5 Architecture monoprocesseur et architecture multiprocesseur
    Leur avantage réside dans leur capacité à communiquer très rapidement. Une application écrite à l'aide de threads et de processus autorise le noyau à partager l'exécution de ce programme sur les différents processeurs simultanément. Ce type d'exécution permet d'accélérer un calcul d'autant plus que la machine dispose de processeurs.
   Nous allons prendre un exemple pour illustrer les différences entre ce type d'architecture et celui des clusters. Les Crays sont très connus dans le monde des mainframes. Ils ont longtemps été les ordinateurs les plus puissants du monde. Voici les caractéristiques du Cray X1 [8] (fig. 2.6):

1. 64 CPU's @800MHz
2. 819 Gflops

Il est vendu actuellement dans les 8 millions de $.

Fig. 2.6 - Cray X1
    Pour comparaison le cluster de Virginia Tech System X que l'on retrouve en page de couverture, affiche quant à lui lui [9]:

1. 2200 CPU's @2,3GHz
2. 23 Tflops (peak), 12TFlops (max)

Il n'a coûté "que" 5.2 Millions de $. Il est donc moins cher et bien plus puissant sur le papier. Cependant on remarque que le rapport entre ses performances, la fréquence de ses processeurs et leur nombre lui est défavorable. Ceci peut s'expliquer entre autres par la lenteur de diffusion du code entre les noeuds.
    En effet, comme toutes les machines d'un cluster ne partagent pas la même mémoire, il est indispensable de diffuser le code à exécuter sur chaque noeud de calcul. Or les temps de propagation sur le réseau sont très longs comparés aux temps de propagation sur le bus interne d'un mainframe (fig. 2.7). Sur une machine SMP, tous les processeurs de la machine partagent la même mémoire physique. Ceci signifie que les variables manipulées par un processeur sont visibles par le second. De même le code source, lui aussi placé en mémoire centrale, est également visible par tous les processeurs. Il faut de plus ajouter que l'administration d'un cluster est beaucoup plus lourde que celle d'un mainframe. En effet, le nombre de machine peut s'élever à plusieurs dizaines de milliers et l'infrastructure réseau doit être particulièrement évoluée.
L'architecture MPP présente toutefois deux problèmes majeurs :

1. coût
2. fiabilité

Le coût est justifié par les composants dédiés tels que la carte mère ou les processeurs. D'autre part, du point de vue sécurité, cette structure ne présente que peu ou pas de redondance. Si la carte mère connaît une défaillance tout le système se retrouve stoppé et l'application devient inutilisable.

Fig. 2.7 Cluster d'ordinateurs à architecture monoprocesseur