Дипломная работа: Основы параллельного программирования на кластере и разработка элективного курса «Администрирование в информационных системах и администрирование виртуальных машин»
Типы данных в FORTRAN-программах такие же, как это дано в описании функции pvmfpack.
Описание параметров функций:
tid ID процесса откуда мы ждем сообщение. "-1" означает "любой процесс".
msgtag Ожидаемый таг сообщения. "-1" означает "любое сообщение".
vp Указатель на массив (переменную) куда будут помещены полученные данные.
xp Массив (переменная) куда будут помещены полученные данные. (FORTRAN)
cnt Количество ожидаемых элементов указанного типа.
type Тип получаемых данных (см. выше).
rtid Возвращаемый параметр. ID процесса, откуда пришло сообщение.
rtag Возвращаемый параметр. Таг (метка) полученного сообщения.
rcnt Возвращаемый параметр. Длина полученного сообщения (кол-во элементов).
info Содержит на выходе PvmOk если все нормально и отрицательное значение в случае ошибки.
1.6.5 Распаковка полученных данных
Функции распаковки данных, записанных в приемном буфере, применяются в той же последовательности, в какой применялись функции упаковки данных в посылаемое сообщение.
call pvmfunpack( what, xp, nitem, stride, info )
Параметр xp - массив, куда будут помещены распакованные данные.
Параметры nitem и stride имеют тот же смысл, что и в соответствующих функциях упаковки (см. выше).
Параметр what был так же описан выше.
1.6.6 Отладка в PVM
По умолчанию только текст, выводимый родительской задачей (то есть той, которую вы сами запустили с терминала) окажется на экране. Стандартный вывод задач, запускаемых функцией pvm_spawn(), по умолчанию перенаправляется в LOG-файл исполняющей системы PVM ($PVM_TMP/pvml.*). Функция
call pvmfcatchout( onoff, info )
позволяет перенаправить его в любой другой открытый для записи файл, например, фрагмент
call pvmfcatchout (1, info);
call pvmfspawn (...
в родительской задаче весь вывод от всех запускаемых под-задач перенаправит на экран. При этом PVM гарантирует, что строки от разных задач не будут "налезать" одна на другую, и каждая строка будет предваряться идентификатором той задачи, которая ее вывела. Использование pvm_catchout() имеет два недостатка: а) между посылкой строки в файл или на экран из под-задачи и ее фактическим там появлением может быть задержка неизвестной заранее длительности, и, б) если объем выводимой диагностики от разных задач очень велик, очень трудно разобраться в поведении какой-то одной конкретной задачи.
1.6.7 Установка PVM
Установка системы PVM на компьютере, работающем под управлением операционной системы Linux достаточно проста и не требует каких либо длительных настроек. Cистема PVM распространяется бесплатно и в исходных кодах. Исходники PVM вы можете найти на этом сайте или непосредственно на сайте разработчиков по адресу http://www.netlib.org/pvm3/index.html.
Для установки PVM в вашей системе необходимо создать каталог, где будет располагаться система PVM. Будем считать, что мы устанавливаем PVM в каталог /pvm3. В этот каталог вы должны распаковать архив с исходниками системы.
tar zxvf pvm3.3.4.tgz
Перед сборкой и запуском PVM вы должны установить переменную окружения $PVM_ROOT, указав в ней полный путь к каталогу, в котором хранится система. Если вы используете в качестве командной оболочки csh, вам необходимо добавить следующую строку в файл .cshrc:
setenv PVM_ROOT=/pvm3
Если же вы используете оболочки, которые используют .profile, наприемр sh или ksh, или bash, которая использует .bashrc, тогда добавьте в соответствующий файл такую команду:
export PVM_ROOT=/pvm3
Так же вы должны определить другие переменные окружения, необходимые для функционирования PVM, добавив после команды определения PVM_ROOT содержимое соответствующих командной оболочке файлов: pvm3/lib/cshrc.stub, pvm3/lib/kshrc.stub или pvm3/lib/bashrc.stub.
По умолчанию PVM использует протокол rsh для общения с другими компьютерами кластера. Если вы хотите rsh заменить на ssh, вы должны изменить файл /pvm3/conf/LINUX.def, прописав в переменной ARCHCFLAGS параметр RSHCOMMAND, определив для него полный путь к команде ssh (например /usr/bin/ssh). Например на моем кластере файл /pvm3/conf/LINUX.def выглядит так:
#
ARCHCFLAGS = -DSYSVSIGNAL -DNOWAIT3 -DRSHCOMMAND=\"/usr/bin/ssh\" \
-DNEEDENDIAN -DFDSETNOTSTRUCT -DHASERRORVARS \
-DCTIMEISTIMET -DSYSERRISCONST -DNOTMPNAM
ARCHDLIB =
ARCHDOBJ =
ARCHLIB =
HASRANLIB =t
AR =ar
PVM_ARCH =LINUX
MAKE =make
В дальнейшем будем считать, что виртуальная машина была собрана именно с такими изменениями, то есть с заменой rsh на ssh.
После изменения всего того перелогинтесь в систему, чтобы изменения, сделанные вами в профайлах вступили в силу.
Для сборки и установки PVM, находясь в каталге /pvm3, выполните команду make. По окончании ее работы система PVM готова к запуску. Следует отметить, что для уменьшения проблем, связаных с настройкой PVM на узлах кластера, на всех машинах кластера PVM следует устанавливать в один и тот же каталог.
Глава 2. Обучение будущих учителей сетевому администрированию
2.1. Анализ целесообразности обучения будущих учителей сетевому администрированию
В настоящее время использование локальных и глобальных сетей компьютеров является повсеместной. Локальные сети, в настоящее время, стали практически единственным способом организации работы персональных компьютеров. Но знания об их организации, о технических особенностях их функционирования и управление ими остаются до сих пор в основном уделом профессионалов.
Школьный учитель информатики проводит занятия в учебном компьютерном классе, в котором компьютеры объединены в локальную сеть, в подавляющем большинстве случаев, находящуюся под управлением операционной системы Windows. Такая ситуация требует, чтобы школьный учитель хотя бы на базовом уровне разбирался в администрировании таких сетей. Тем более, что и любознательность современных школьников, сталкивающихся с сетями разного уровня повсеместно, должна быть удовлетворена.
Поэтому представляется полезным обеспечить будущим школьным учителям информатики возможность познакомиться с основами построения, функционирования и управления компьютерными сетями во время специальной подготовке в период прохождения базового обучения своей профессии.
Существующие курсы подготовки студентов различных специальностей в этой области достаточно сложны и для получения первоначального представления нет необходимости их копировать. К тому же, курс для будущих школьных учителей информатики должен иметь более практическую направленность – чтобы будущие учителя могли попробовать управлять сетью и почувствовать, что это не является чрезмерно сложно, таинственно и непостижимо. Поэтому в таком курсе необходимо большое внимание уделить обеспечению возможности каждому учащемуся в достаточной степени попробовать себя в создании, настройке и администрировании компьютерной сетью.
Единственной реальной возможностью в достаточной степени получить практические навыки такого сорта является организация для каждого учащегося на отдельном компьютере виртуальной сети из нескольких виртуальных компьютеров. Современное программное обеспечение позволяет применить виртуальные машины, что дает различным категориям пользователей - от начинающих до IT-специалистов - множество преимуществ. Это и повышенная безопасность работы, и простота развертывания новых платформ, и снижение стоимости владения. И потому не случайно сегодня виртуальные машины переживают второе рождение. На сегодняшний день существуют три наиболее популярных инструмента, предназначенных для создания виртуальных машин и управления ими: Virtual PC 2004 компании Microsoft, VMware Workstation от компании VMware и относительно "свежий" продукт - Parallels Workstation, созданный в компании Parallels.
Поэтому в данной работе предлагается использовать одну из этих виртуальных машин для создания на отдельном компьютере виртуальной сети такой, чтобы учащийся мог персонально поработать со своей собственной сетью во время занятия в компьютерном классе. При этом в работе так же предлагается адаптировать существующие курсы обучения системному администрированию будущих "реальных" специалистов для нужд базового обучения будущих учителей информатики с учётом ограниченности возможностей виртуальных сетей реализуемых на виртуальной машине.
2.2. Виртуальная машина для обучения
2.2.1. Анализ и выбор виртуальной машины для обучения
Можно сравнить наиболее популярные виртуальные машины с целью выбора наиболее перспективной для целей обучения.
|
Название |
Создатель | Процессор хост-машины | ОС хост-машины | Официально поддерживаемые гостевые ОС | Поддержка SMP в гостевых ОС | Поддержка драйверов в гостевой ОС | Принцип действия | Лицензия | Скорость работы гостевой ОС в сравнении с ОС хоста |
|
Parallels Workstation |
Parallels, Inc. | Intel x86, Intel VT-x | Windows, Linux, Mac OS X (Intel version) | Windows, Linux, FreeBSD, OS/2, eComStation, MS-DOS, Solaris | Нет | Есть | Виртуализация, легковесный гипервизор | Проприетарная | Близка к производительности хост-системы |
|
Virtual PC 2007 |
Microsoft | Intel x86, x64 | Windows Vista (Business, Enterprise, Ultimate), XP Pro, XP Tablet PC Edition | DOS, Windows, OS/2 | Нет | Есть | Virtualization (перехват гостевых вызовов) | Проприетарная (бесплатная с июля 2006 года) | Практически без потерь, если используются расширения Virtual Machine additions |
|
VirtualBox 2004 |
Innotek | Intel x86 | 32-bit Windows, Linux, MacOS X | DOS, Windows, Linux, OpenBSD | Нет | Есть | Динамическая рекомпиляция (основана на QEMU) | Свободная и проприетарная версии (GPL, PUEL) | Практически без потерь, если используются расширения |
Продолжение таблицы
|
VMware Workstation 5.5 |
VMware | Intel x86, AMD64 | Windows, Linux | DOS, Windows, Linux, FreeBSD, Netware, Solaris, Virtual Appliances[10] | Есть | Есть | Виртуализация x86 | Проприетарная | При использовании VMware Tools практически без потерь |
Parallels Workstation одно из самых мощных, доступных и простых в использовании решений для виртуализации, применяемое на рабочих станциях. Запустить на одном компьютере множество изолированных, стабильных и производительных виртуальных машин сможет с его помощью любой пользователь, независимо от квалификации.
Первая в индустрии технология “тонкого” гипервизора для рабочих станций, позволяет Parallels Workstation работать с каждой виртуальной машиной точно так же, как с реальным компьютером. Каждая виртуальная машина располагает своим процессором, своей оперативной памятью, дисководами CD или DVD, портами USB, устройствами ввода/вывода, то есть полным набором атрибутов реального компьютера. Кроме того, “тонкий” гипервизор Parallels Workstation позволяет пользователям уже сейчас воспользоваться всеми преимуществами аппаратных архитектур нового поколения, таких, как Intel Virtualization Technology® ("VT") и AMD "Pacifica".
Выбрав Parallels Workstation для развертывания виртуальной вычислительной инфраструктуры, предприятия и частные пользователи получают значительную экономию времени и денег.
Поскольку Parallels Workstation дает пользователям возможность работать со множеством операционных систем, развернутых на единственном реальном компьютере, отпадает необходимость в покупке дополнительных компьютеров для запуска специфических приложений под определенными операционными системами. Таким образом, число необходимых для полноценной работы компьютеров снижается, тем самым снижая расходы на приобретение и обслуживание вычислительной техники. Одновременно сокращается и потребность в дорогих офисных площадях.
Разработчики могут с помощью Parallels Workstation создавать виртуальные среды для разработки и тестирования нового программного обеспечения на единственном компьютере, получая возможность проверить работоспособность различных вариантов установки и использования ПО. Это упрощает и ускоряет процесс тестирования – тестеры выполняют больше работы за тот же срок, растет производительность и качество тестирования, что помогает выпускать более совершенные программные продукты.
Новое программное обеспечение, обновления, патчи могут быть протестированы в виртуальной среде перед установкой на реальные компьютеры. Это значит, что все возможные ошибки, сбои, конфликты могут быть распознаны и устранены до того, как они смогут нанести какой-либо ущерб серверам, рабочим станциям или корпоративным данным. С помощью Parallels Workstation на одном единственном компьютере можно тщательно протестировать и многоуровневые приложения - для этого их не надо устанавливать в сети предприятия.
Продемонстрировать и продать многоуровневое приложение с помощью одного ноутбука.
Разработчикам многоуровневых приложений непросто демонстрировать их возможности потенциальным клиентам, используя отдельный компьютер – применение Parallels Workstation делает возможной полнофункциональную демонстрацию взаимодействия сетевых компонентов, серверов и рабочих станций сети даже на ноутбуке.
Старые, но необходимые приложения работают рядом с современными.
Во многих организациях можно увидеть разработанные очень давно, но активно используемые приложения, от которых по разным причинам невозможно отказаться. Для удовлетворения специфических аппаратных требований таких приложений больше не нужно подбирать столь же старый компьютер. Достаточно установить приложение на виртуальной машине, запущенной на любом современном компьютере. Старые приложения будут спокойно работать рядом с современными, не оказывая друг на друга никакого влияния.
Персональная рабочая среда для обучения
Преподаватели с помощью Parallels Workstation могут создавать для каждого учащегося его собственную рабочую среду, даже если учащихся гораздо больше, чем компьютеров. Садясь за компьютер, студент знает, что сейчас он увидит перед собой привычную созданную им среду, в работу которой никто не вмешивался.
Основные возможности:
- Технология ”тонкого гипервизора, позволяющая создавать стабильно работающие, высокопроизводительные виртуальные машины. • Полная совместимость с технологией Intel VT, оптимизация для технологии AMD "Pacifica".
- Устанавливается на любой компьютер, работающий под управлением Windows или Linux • Виртуальные машины работают практически со всеми гостевыми ОС, совместимыми с набором команд x86, включая Windows 3.1-XP/2003, Linux, FreeBSD, Solaris, OS/2, eComStation и DOS.
- Небольшой размер дистрибутива, установка одним нажатием на кнопку мыши.
- Система Мастеров (Wizards), позволяющая установить виртуальные машины любой сложности за несколько секунд.
- Простой и понятный интерфейс для управления и настройки виртуальных машин.
- Доступная цена.
Новые возможности, реализованные в Parallels Workstation 2.2:
- Улучшенная мощность, стабильность и изолированность виртуальных машин.
