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Multiprocessing unter GNU/Linux
Hardware :
Multiprocessing : Übersicht
07-Nov-2002/09-Jan-07
Übersicht
Mehrprozessorbetrieb unter Linux.
SMP unter Linux
Erste Unterstützung für SMP wurde in späten
1.3.x-Kernelversionen durch Alan Cox implementiert. Erstes
Portierungsziel war ein Dual-Prozessor Pentium-System, kurze Zeit später
kam Unterstützung für Mehrprozessor SPARCstations mit sun4m-Architektur
hinzu.
Erste mit SMP benutzbare Kernel-Versionen waren z.B.
2.0.9 und 2.0.14, der 2.0.33er-Kernel hat stabilen SMP-Support, aktuelle
2.1.x-Kernel haben zudem wesentliche Verbesserungen in Hinblick auf
SMP-Performance erfahren.
Momentan werden MPS 1.1 und 1.4-konforme 486DX, Pentium/
Pro/ II-basierte SMP-Systeme sowie HyperSPARC-basierte
Multiprozessor-Systeme von Sun (SPARCstation 10, 20) unterstützt, DEC
Alpha, Motorola/ IBM Power-PC und UltraSPARC MP-Systeme sind bei den
entsprechenden Gruppen in Arbeit. Erster Support für einige Alpha
SMP-Systeme ist z.B. ab Kernel 2.1.92 vorhanden.
(Quelle: Linux-Magazin, Stand: 07/1998)
SMP auf Intel-basierten Systemen
Erste auf Intels 80386 basierte Multiprozessor-Systeme
kamen ca. 1987 auf den Markt, die Firma Sequent war einer der Vorreiter
auf diesem Gebiet mit den Symmetry-Systemen. Verschiedene Hersteller
haben seitdem SMP-Systeme auf Intel-Basis gebaut, die jeweils zueinander
inkompatible Implementierungen waren.
Diese Situation hat sich mit der Einführung der MPS
1.1-Spezifikation durch Intel grundlegend geändert, seitdem sind fast
ausschließlich MPS-kompatible Systeme erhältlich. Diese Spezifikation
wurde 1994 überarbeitet und als MPS 1.4 bezeichnet.
Dies erleichterte die Implementierung für die
Linux-Entwickler sehr. Aktuelle Kernel laufen auf jedem MPS 1.1 und
1.4-kompatiblen SMP-System, dessen Prozessoren on- chip FPUs besitzen.
Dabei werden theoretisch bis zu 16 CPUs unterstützt, getestet wurde
Linux bisher auf Systemen mit bis zu 6 Prozessoren (z.B. von ALR).
Leider sind Prozessoren der Mitbewerber von Intel (AMD
K5,K6, Cyrix 6x86 etc.) mit aktuellen Boards nicht im
Multiprozessor-Betrieb einsetzbar, da APIC (die verbesserte
Interrupt-Controller Spezifikation) von Intel patentiert ist. Non-Intel
Prozessoren verwenden daher ein anderes Protokoll namens OpenPIC -
leider existiert bisher noch kein Chipsatz, der dies unterstützt.
Folgende Einschränkungen gilt es bei Intel-basierten
SMP-Systemen zu beachten:
-
Bei den meisten Pentium MP-Boards teilen sich beide
CPUs einen Second- Level-Cache, was zu größeren Performanceeinbußen
führen kann
-
Pentium II-Prozessoren sind designbedingt auf
Konfigurationen mit maximal zwei CPUs pro System eingeschränkt,
zudem beträgt die maximale cacheable Area 512 MB.
Beim Kauf der Prozessoren sollte man tunlichst darauf
achten, daß man Prozessoren mit identischer Stepping-Version (Angabe der
Produktions- Revision) erhält; Prozessoren mit unterschiedlichen
Steppings können Probleme im Multiprozessorbetrieb verursachen (Abstürze
im Betrieb, Dateninkonsistenz etc.). Zudem ist bei nicht- MMX
Pentium-Prozessoren darauf zu achten, daß diese von Intel als
multiprozessorfähig getestet wurden, erkennbar ist dies durch den
dritten Buchstaben der Kennzeichnung auf der Unterseite, bei MP-fähigen
CPUs ist dieser ein "S", z.B. "VSS". Informationen üer das Stepping der
CPU gibt z.B. die Ausgabe von
cat /proc/cpuinfo
unter Linux oder das Tool ctcm des Computermagazins c't.
Der für MP-Systeme am besten geeignete Intel-Prozessor
ist momentan der Pentium Pro, da er einerseits keine künstliche
Beschränkung der Prozessoranzahl hat und andererseits bis zu 4 GB
Hauptspeicher verwalten kann.
(Quelle: Linux-Magazin, Stand: 07/1998)
MOSIX
www.mosix.org
Linux-Mosix-Cluster an der Hebrew University of
Jerusalem;
Quelle: Mosix.org
Beowulf
www.beowulf.org
Netmarks
Kuhn, Bernhard. "Zwischen Multiprocessing und
Cluster-Computing. Mosix-Cluster mit Linux". In:
Linux-Magazin 06/2000,
http://www.linux-magazin.de/ausgabe/2000/06/Mosix/mosix.html.
Engel, Michael: "Parallele Pinguine.
Multiprocessing mit Linux". In:
Linux-Magazin 07/1998,
http://www.linux-magazin.de/ausgabe/1998/07/SMP/smp.html.
"Multiprocessing auf PCs". In: iX 06/1996.
Wenn ein PentiumPro nicht reicht, müssen eben zwei ins
System. Was diese CPU-Verdoppelung bringt
und wie sich UnixWare 2.1 und Linux/SMP darauf verhalten, auf den...
Fred Hantelmann: "Zwei Sechser. P6-System von ALR
mit zwei Prozessoren unter UnixWare 2.1 und Linux".
Daß Intels neuer PentiumPro mit seinen
Leistungsmerkmalen traditionellen RISC-CPUs das Wasser
reichen kann, zeigte schon der kürzlich in...
Fred Hantelmann: "Guter Hoffnung. Unixware 2.1 auf
einem Dual-P6".
In Erwartung der Gemini-Geburt verkündete SCO
bereits auf der CeBIT '96 die erste eigene Version des
von Novell entwickelten UnixWare. In dieser 2.1-Release sollen neben
einigen SCO-typischen
Eigenheiten aber auch einige technische Verbesserungen realisiert
sein. Die erste marktreife
Distribution konnte im Test auf einem Dual-Prozessor-PentiumPro
seine Leistungsfähigkeit unter
Beweis stellen.
Fred Hantelmann: "Offen verteilt. Symmetrisches
Multiprocessing mit Linux/SMP".
Mit der zunehmenden Zahl von Intel-basierten
SMP-System-Angeboten wächst der Bedarf an
entsprechend geeigneten Betriebssystemen. Wenn auch Linux/SMP noch
nicht ausgereift ist, zeigte
doch ein erster Test auf einer 2-Prozessor-Maschine, in welche
Richtung die Entwicklung geht.
The Beowulf Project,
www.beowulf.org
(ehem.
http://cesdis.gsfc.nasa.gov/linux/beowulf/).
PVM Homepage,
www.epm.ornl.gov/pvm/pvm_home.html.
MPI Homepage,
www.mpi-forum.org/index.html.
Mosix Homepage,
www.mosix.org.
Anmerkungen
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