【科普】云计算与并行计算、分布式计算等的区别与联系

2021-07-06 17:38:44

云计算是分布式计算、并行计算和网格计算的商业实现,它们都属于高性能计算(HPC)的范畴,主要目的在于对大数据的分析与处理,它们之间也存在很多差异。本文文章就带大家一起来了解一下这些概念相近的计算到底有什么区别和联系。


云计算我们在之前的文章里已经提过很多次,在这我们主要先来普及一下其他几个计算概念。



并行计算


并行计算(Parallel Computing)又称平行计算是指一种能够让多条指令同时进行的计算模式,可分为时间并行和空间并行。时间并行即利用多条流水线同时作业,空间并行是指使用多个处理器执行并发计算,以降低解决复杂问题所需要的时间。


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并行计算的目的是为了加速求解问题的速度和提高求解问题的规模,执行并行计算,计算资源应包括一台配有多处理机(并行处理)的计算机、一个与网络相连的计算机专有编号,或者两者结合使用。从上图可以看出,它将问题分成N多个子任务,每个子任务并行执行计算。而每个子任务是非独立的,每个子任务的计算结果决定最终的结果。


分布式计算


分布式计算主要研究分布式系统(Distributed system)如何进行计算。分布式系统是一组计算机,通过计算机网络相互链接与通信后形成的系统,把需要进行大量计算的工程数据分区成小块,由多台计算机分别计算,在上传运算结果后,将结果统一合并得出数据结论的科学。


分布式计算比起其它算法具有以下几个优点:


      1、稀有资源可以共享。


      2、通过分布式计算可以在多台计算机上平衡计算负载。


      3、可以把程序放在最适合运行它的计算机上。其中,共享稀有资源和平衡负载是分布式计算的核心思想之一。


并行计算与分布式计算的区别


并行计算与分布式计算都是运用并行来获得更高性能,化大任务为小任务。简单说来,如果处理单元共享内存,就称为并行计算,反之就是分布式计算。也有人认为分布式计算是并行计算的特例。


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集群计算


集群计算是指将一组松散集成的计算机软件或硬件连接起来,高度紧密地协作完成计算工作。在某种意义上,它们可以被看作是一台计算机。集群系统中的单个计算机通常称为节点,通常通过局域网连接,但也有其它的可能连接方式。集群计算机通常用来改进单个计算机的计算速度或可靠性。


网格计算


网格计算是分布式计算的一种,也是一种与集群计算非常相关的技术。它的实质就是组合与共享资源并确保系统安全。


网格计算通过利用大量异构计算机的未用资源(CPU周期和磁盘存储),将其作为嵌入在分布式电信基础设施中的一个虚拟的计算机集群,为解决大规模的计算问题提供一个模型。网格计算的焦点放在支持跨管理域计算的能力,这使它与传统的计算机集群或传统的分布式计算相区别。网格计算的目标是解决对于任何单一的超级计算机来说仍然大得难以解决的问题,并同时保持解决多个较小的问题的灵活性。这样,网格计算就提供了一个多用户环境。


集群计算与网格计算的区别


(1)网格是连接一组相关并不信任的计算机,它的运作更像一个计算公共设施而不是一个独立的计算机。网格通常比集群支持更多不同类型的计算机集合。


(2)网格本质上就是动态的,集群包含的处理器和资源的数量通常都是静态的。


(3)网格可以分布在任何地方,而集群物理上都包含在一个位置的相同地方,通常只是局域网互连。集群互连技 术可以产生非常低的网络延时,如果集群距离很远,这可能会导致产生很多问题。物理临近和网络延时限制了集群地域分布的能力,而网格由于动态特性,可以提供很好的高可扩展性。


(4)集群仅仅通过增加服务器满足增长的需求,而网格虚拟出空前的超级计算机,不受规模的限制,成为下一代Internet的发展方向。


虽然集群和网格计算有很多不同之处,但二者也是相互补充的。很多网格都在自己管理的资源中采用了集群。实际上,网格用户可能并不清楚他的工作负载是在一个远程的集群上执行的。尽管网格与集群之间存在很多区别,但是这些区别使它们构成了一个非常重要的关系,因为集群在网格中总有一席之地—— 特定的问题通常都需要一些紧耦合的处理器来解决。然而,随着网络功能和带宽的发展,以前采用集群计算很难解决的问题现在可以使用网格计算技术解决了。


效用计算


效用计算(Utility Computing),简单的说就是通过互联网资源来实现企业用户的数据处理、存储和应用等问题,企业不必再组建自己的数据中心,改变目前传统数据库软件侧重于离线和后台应用的局面。而效用计算理念发展的进一步延伸,使云计算技术正在逐步成为技术发展的主流。


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通过以上分析可知,在概念层次上,云计算与并行计算、集群计算、网格计算、分布式计算、效用计算存在交叉,相互联系。


云计算从网格计算演化来的,网格计算为云计算提供了基本的网络框架支持。网格计算的焦点在于计算与存储能力的提供,而云计算更注重于资源与服务能力的抽象,这就是网格计算向云计算的演化。


与分布式计算比较,云计算是一种成熟稳定的流式商业资源,它为用户提供可量算的抽象服务就如同水电厂提供可量算的水电资源一样便捷可靠。


并行计算和集群计算更注重于面向应用的程序设计;网格计算由于其概念的庞大与这四个领域都有交叉,从广义的角度讲,分布式计算包含了整个概念域。



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