สถาปัตยกรรมของการประมวลผลแบบขนานคืออะไร?

มีสถาปัตยกรรมฮาร์ดแวร์การประมวลผลแบบขนานพื้นฐานสามแบบในตลาดเซิร์ฟเวอร์ เช่น การประมวลผลหลายตัวแบบสมมาตร (SMP) การประมวลผลแบบขนานขนาดใหญ่ (MPP) และสถาปัตยกรรมหน่วยความจำที่ไม่สม่ำเสมอ (NUMA)

การประมวลผลหลายตัวแบบสมมาตร (SMP)

สถาปัตยกรรม SMP เป็นอุปกรณ์แต่ละตัวที่มีโปรเซสเซอร์หลายตัว จัดการทั้งหมดโดยระบบปฏิบัติการเดียว และเข้าถึงดิสก์และพื้นที่หน่วยความจำที่คล้ายคลึงกัน เครื่อง SMP ที่มีโปรเซสเซอร์ 8 ถึง 32 ตัว ฐานข้อมูลคู่ขนาน หน่วยความจำขนาดใหญ่ (สองกิกะไบต์ขึ้นไป) ดิสก์ที่ดีและการออกแบบที่ดีควรทำงานได้ดีกับคลังสินค้าขนาดกลาง

ฐานข้อมูลจำเป็นต้องสามารถรันกระบวนการได้แบบคู่ขนาน และกระบวนการคลังข้อมูลจำเป็นต้องได้รับการออกแบบเพื่อใช้ประโยชน์จากความสามารถแบบคู่ขนาน โปรเซสเซอร์สามารถเข้าถึงทรัพยากรที่ใช้ร่วมกัน (หน่วยความจำและดิสก์) ได้อย่างรวดเร็ว แต่เส้นทางการเข้าถึงที่จำเป็นสำหรับการเข้าถึงทรัพยากรเหล่านั้น ซึ่งก็คือแบ็คเพลน สามารถพัฒนาไปสู่ปัญหาคอขวดเมื่อระบบขยายขนาด

เนื่องจากเครื่อง SMP เป็นเครื่องเดียว จึงมีจุดอ่อนของการเป็นจุดล้มเหลวเพียงจุดเดียวในคลังสินค้า เพื่อแก้ปัญหาเหล่านี้ บริษัทฮาร์ดแวร์ได้คิดค้นเทคนิคที่ช่วยให้เครื่อง SMP หลายเครื่องสามารถเชื่อมโยงกันหรือทำคลัสเตอร์ได้

ในคลัสเตอร์ แต่ละโหนดคือเครื่อง SMP ที่รันระบบปฏิบัติการ แต่คลัสเตอร์รวมซอฟต์แวร์การเชื่อมต่อและควบคุมเพื่อให้เครื่องสามารถแชร์ดิสก์และจัดเตรียมการสำรองข้อมูลเมื่อเกิดข้อผิดพลาด ในกรณีนี้ หากเครื่องใดเครื่องหนึ่งล้มเหลว เครื่องอื่นในคลัสเตอร์อาจรับภาระการประมวลผลชั่วคราว แน่นอน ประโยชน์นี้มาพร้อมกับต้นทุน—การจัดกลุ่มนั้นซับซ้อนอย่างยิ่งและอาจจัดการได้ยาก เทคโนโลยีฐานข้อมูลที่จำเป็นในการขยายคลัสเตอร์กำลังดีขึ้น

การประมวลผลแบบขนานขนาดใหญ่ (MPP)

ระบบ MPP เป็นสตริงของคอมพิวเตอร์ที่ค่อนข้างเป็นอิสระ ซึ่งแต่ละระบบมีระบบปฏิบัติการ หน่วยความจำ และดิสก์ ซึ่งทั้งหมดประสานงานกันโดยการส่งข้อความไปมา จุดแข็งของ MPP คือความสามารถในการเชื่อมต่อโหนดเครื่องหลายร้อยเครื่องและนำไปใช้กับปัญหาโดยใช้วิธีการแบบเดรัจฉาน

ตัวอย่างเช่น หากคุณต้องการสแกนตารางขนาดใหญ่แบบเต็มตาราง กระจายตารางนั้นข้ามระบบ MPP 100 โหนด และปล่อยให้แต่ละโหนดสแกนตารางที่ 1/100 ของตารางนั้นค่อนข้างเร็ว เทียบเท่ากับคอมพิวเตอร์ "หลายมือทำให้งานเบา

สถาปัตยกรรมหน่วยความจำไม่สม่ำเสมอ (NUMA)

NUMA คือชุดของ SMP และ MPP ในความพยายามที่จะรวมความสามารถในการปรับเปลี่ยนดิสก์ที่ใช้ร่วมกันของ SMP เข้ากับความเร็วคู่ขนานของ MPP สถาปัตยกรรมนี้เป็นนวัตกรรมที่ค่อนข้างเป็นปัจจุบัน และสามารถใช้ได้กับคลังข้อมูลในระดับสูง

NUMA มีแนวความคิดคล้ายกับแนวคิดของการทำคลัสเตอร์เครื่อง SMP แต่ด้วยการเชื่อมต่อที่เข้มงวดกว่า แบนด์วิดท์ที่มากขึ้น และการประสานงานระหว่างโหนดที่มากขึ้น หากคุณแบ่งกลุ่มคลังสินค้าของคุณออกเป็นกลุ่มการใช้งานที่ค่อนข้างเป็นอิสระและวางแต่ละกลุ่มไว้บนโหนด สถาปัตยกรรม NUMA อาจมีประสิทธิภาพสำหรับคุณ