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Anhang 1: Clusternetzwerktopologien für Arbeitsstationsknoten

Arbeitsstationsknoten können jeder HPC-Clusternetzwerktopologie hinzugefügt werden, die von HPC Pack (Topologien 1-5) unterstützt wird. In Netzwerktopologien 1-4 gibt es zwei Optionen zum Hinzufügen von Arbeitsstationsknoten zu einem Cluster mit dedizierten Computeknoten:

  • Hinzufügen von Arbeitsstationsknoten mit den gleichen Netzwerkverbindungen wie die dedizierten Computeknoten im Cluster

  • Hinzufügen von Arbeitsstationsknoten, die nur über eine Unternehmensnetzwerkverbindung verfügen

In diesem Anhang werden die Auswirkungen auf die Clusterleistung und die Funktionalität des Hinzufügens von Arbeitsstationsknoten zu jeder Clusternetzwerktopologie zusammengefasst und weitere Konfigurationsschritte empfohlen, die in jeder Umgebung erforderlich sein können. Einige Topologien können die Anwendungsleistung auf den Arbeitsstationsknoten verringern oder die Netzwerkkonnektivität zwischen den Arbeitsstationsknoten und anderen Knoten im Cluster einschränken.

Wichtig

Topologie 1 und Topologie 3 werden in der Regel nicht für das Hinzufügen von Arbeitsstationsknoten empfohlen, die nur über eine Unternehmensnetzwerkverbindung zu einem Cluster mit dedizierten Computeknoten verfügen. In diesen Szenarien bieten Topologie 2, 4 und 5 eine bessere Netzwerkkonnektivität zwischen den Clusterknoten.

Eine Übersicht über die HPC-Clusternetzwerktopologien, die von HPC Pack unterstützt werden, und allgemeine Überlegungen zur Auswahl der einzelnen Topologien finden Sie in Anhang 1: HPC Cluster Networking.

Topologie 1: Isolierte Computeknoten in einem privaten Netzwerk

Das Hinzufügen von Arbeitsstationsknoten zu einem Topologie-1-Cluster wird im Allgemeinen nicht empfohlen, da die Computeknoten nicht mit dem Unternehmensnetzwerk verbunden sind, während die Arbeitsstationsknoten in vielen Umgebungen nur mit dem Unternehmensnetzwerk verbunden sind. Sie können jedoch einen Topologie-1-Cluster für Auswertungszwecke verwenden, um Arbeitsstationsknoten zum privaten Netzwerk hinzuzufügen. Arbeitsstationsknoten, die nur mit dem Unternehmensnetzwerk verbunden sind, können auch in dieser Topologie verwendet werden, wenn die Computeknoten und die Arbeitsstationsknoten nicht kommunizieren müssen.

Hinzufügen von Arbeitsstationsknoten mit einer privaten Netzwerkverbindung

Topologie 1 – Arbeitsstationen, die mit Computeknoten

In dieser Topologie verfügen die Arbeitsstationsknoten über dieselbe private Netzwerkverbindung wie die Computeknoten. Weder die Arbeitsstationsknoten noch die Computeknoten stellen eine Verbindung mit dem Unternehmensnetzwerk her.

Der HPC-Verwaltungsdienst fügt alle ermittelten Adressen für das private Netzwerk, einschließlich der privaten Netzwerkadressen von Arbeitsstationsknoten, der Hostdatei für jeden Computeknoten hinzu. Daher können die Computeknoten mit Arbeitsstationen über das private Netzwerk kommunizieren. Da der HPC-Verwaltungsdienst jedoch die Hostdateien für Arbeitsstationsknoten nicht verwaltet, ist eine zusätzliche Konfiguration erforderlich, um die gegenseitige Kommunikation von Arbeitsstationsknoten mit Computeknoten zu ermöglichen. NetBIOS kann im privaten Netzwerk aktiviert werden, um die Kommunikation zwischen Arbeitsstationsknoten und Computeknoten zu ermöglichen. Alternativ kann der Clusteradministrator einen DNS-Server im privaten Netzwerk einrichten, um das Routing zwischen allen Knoten zu ermöglichen.

Hinzufügen von Arbeitsstationsknoten mit nur einer Unternehmensnetzwerkverbindung

Topologie 1 – Arbeitsstationen im Unternehmensnetzwerk

In dieser Topologie sind die Computeknoten vom Unternehmensnetzwerk isoliert, und die Kommunikation zwischen Arbeitsstationsknoten und Computeknoten ist im Allgemeinen nicht möglich, es sei denn, ein Router wird zum Weiterleiten des Datenverkehrs zwischen den privaten und Unternehmensnetzwerken hinzugefügt. Dadurch werden jedoch die Computeknoten für alle Entitäten im Unternehmensnetzwerk verfügbar gemacht.

Ein Ansatz für die Auswertung von Arbeitsstationsknoten mithilfe dieser Topologie besteht darin, Aufträge separat auf den Computeknoten und auf den Arbeitsstationsknoten zu planen. Um dies zu aktivieren, müssen separate Auftragsvorlagen erstellt werden, um entweder die Computeknoten oder die Arbeitsstationsknoten als Ziel festzulegen.

Um dienstorientierte Architekturdienste (SOA) auszuführen, muss der Brokerknoten einen Netzwerkpfad für alle Dienste definieren. Da sich die Netzwerkrouten an die Computeknoten und die Arbeitsstationsknoten unterscheiden, müssen SOA-Dienste so konfiguriert werden, dass sie entweder auf den Arbeitsstationsknoten oder den Computeknoten ausgeführt werden. Ein Ansatz zur Verwaltung ist das Erstellen von Auftragsvorlagen für SOA-Sitzungen, die auf die ausgewählten Knoten abzielen. Wenn die Arbeitsstationsknoten für SOA-Dienste ausgewählt werden, muss die WCF_NETWORKPREFIX Umgebungsvariable auf das Unternehmensnetzwerk festgelegt werden. Dies kann konfiguriert werden, indem Sie den folgenden cluscfg Befehl an einer Eingabeaufforderung mit erhöhten Rechten ausführen:

cluscfg setenvs WCF_NETWORKPREFIX=Enterprise  
  

Zum Ausführen von MPI-Aufträgen (Message Passing Interface) auf den Arbeitsstationsknoten muss die MPI-Netzwerkmaske entsprechend mithilfe der umgebungsvariablen CCP_MPI_NETMASK festgelegt werden, da Arbeitsstationsknoten und Computeknoten nicht über dieselben Netzwerkverbindungen verfügen. Es wird empfohlen, die Subnetzmaske auf 0.0.0.0 festzulegen. Weitere Informationen zum Konfigurieren der MPI-Netzwerk-Subnetzmaske finden Sie unter Überprüfen oder Anpassen des Netzwerks, das für MPI-Nachrichtenverwendet wird.

Hinweis

Das Verschieben des MPI-Datenverkehrs kann sich auf die Clusterleistung auswirken, da die Kommunikation zwischen den Knoten über ein langsameres Unternehmensnetzwerk statt über das private Netzwerk erfolgt. Sie können stattdessen MPI-Aufträge auf die dedizierten Computeknoten isolieren. Erstellen Sie dazu Auftragsvorlagen für MPI-Aufträge, die nur auf die Computeknoten abzielen.

Topologie 2: Alle Knoten in Unternehmens- und privaten Netzwerken

Hinzufügen von Arbeitsstationsknoten mit privaten und Unternehmensverbindungen

Topologie 2 – Arbeitsstationen mit Computeknoten

In dieser Topologie weisen die Arbeitsstationsknoten die gleiche private Netzwerkverbindung und eine Unternehmensnetzwerkverbindung wie die Computeknoten auf. Der HPC-Verwaltungsdienst fügt alle ermittelten Adressen für das private Netzwerk der Hostdatei für jeden Computeknoten hinzu. Daher können die Computeknoten über das private Netzwerk oder das Unternehmensnetzwerk mit Arbeitsstationen kommunizieren. Da die Windows HPC Server-Dienste die Hostdateien auf den Arbeitsstationsknoten nicht verwalten, erfolgt die Kommunikation von Arbeitsstationsknoten zu Computeknoten nur über das Unternehmensnetzwerk, was langsamer sein kann.

Hinzufügen von Arbeitsstationsknoten mit nur einer Unternehmensnetzwerkverbindung

Topologie 2 – Arbeitsstationen im Unternehmensnetzwerk

In dieser Topologie erfolgt die gesamte Kommunikation zwischen den Arbeitsstationsknoten und den dedizierten Computeknoten über das Unternehmensnetzwerk.

Für SOA-Dienste muss der Brokerknoten über einen Netzwerkpfad verfügen, der für alle Dienste definiert ist. Da die Netzwerkroute zu den Computeknoten nicht mit der Route zu den Arbeitsstationenknoten identisch ist, verfügt der Clusteradministrator über zwei Optionen zum Ausführen von SOA-Diensten:

  • Weiterleiten von SOA-Diensten über das Unternehmensnetzwerk Dadurch können SOA-Dienste sowohl auf den Arbeitsstationsknoten als auch auf dedizierte Computeknoten ausgeführt werden, die Leistung kann jedoch beeinträchtigt werden, da datenverkehr nicht mehr über das private Netzwerk weitergeleitet wird.

    Um SOA-Dienste über das Unternehmensnetzwerk auszuführen, muss die WCF_NETWORKPREFIX Umgebungsvariable auf das Unternehmensnetzwerk festgelegt werden. Dies kann konfiguriert werden, indem Sie den folgenden cluscfg Befehl an einer Eingabeaufforderung mit erhöhten Rechten ausführen:

    cluscfg setenvs WCF_NETWORKPREFIX=Enterprise  
    
    
  • SOA-Dienste nur auf den dedizierten Computeknoten ausführen Dies kann eine bessere Netzwerkleistung für SOA-Dienste bieten, da der gesamte Netzwerkdatenverkehr für SOA-Aufträge über das private Netzwerk geleitet wird. Um diese Option zu aktivieren, besteht ein Ansatz darin, Auftragsvorlagen für SOA-Sitzungen zu erstellen, die nur auf die dedizierten Computeknoten abzielen.

Zum Ausführen von MPI-Aufträgen (Message Passing Interface) auf den Arbeitsstationsknoten muss die MPI-Netzwerkmaske entsprechend mithilfe der umgebungsvariablen CCP_MPI_NETMASK festgelegt werden, da Arbeitsstationsknoten und Computeknoten nicht über dieselben Netzwerkverbindungen verfügen. Es wird empfohlen, die Subnetzmaske auf 0.0.0.0 festzulegen. Weitere Informationen zum Konfigurieren der MPI-Netzwerkmaske finden Sie unter Überprüfen oder Anpassen des Netzwerks, das für MPI-Nachrichtenverwendet wird.

Hinweis

Das Verschieben des MPI-Datenverkehrs kann sich auf die Clusterleistung auswirken, da die Kommunikation zwischen den Knoten über ein langsameres Unternehmensnetzwerk statt über das private Netzwerk erfolgt. Sie können stattdessen MPI-Aufträge auf die dedizierten Computeknoten isolieren. Erstellen Sie dazu Auftragsvorlagen für MPI-Aufträge, die nur auf die Computeknoten abzielen.

Topologie 3: Computeknoten isoliert in privaten und Anwendungsnetzwerken

Topologie 3 – Arbeitsstationen mit Computeknoten

Topologie 3 – Arbeitsstationen im Unternehmensnetzwerk

Die Überlegungen zum Hinzufügen von Arbeitsstationsknoten in Topologie 3 entsprechen denen in Topologie 1: Computeknoten isoliert in einem privaten Netzwerk. Topologie 3 unterscheidet sich nur im Vorhandensein eines zusätzlichen Anwendungsnetzwerks, das möglicherweise eine höhere Bandbreite und geringere Latenz als das private Netzwerk hat.

Hinweis

Da Topologie 3 ein leistungsfähiges Anwendungsnetzwerk und eine Höhere Topologie 1 enthält, kann die Leistung des Routings von SOA-Diensten, die auf Arbeitsstationsknoten im Unternehmensnetzwerk statt auf den dedizierten Computeknoten ausgeführt werden, proportional größer sein.

Topologie 4: Alle Knoten in Unternehmens-, privaten und Anwendungsnetzwerken

Topologie 4 – Arbeitsstationen mit Computeknoten

Topologie 4 – Arbeitsstationen im Unternehmensnetzwerk

Die Überlegungen zum Hinzufügen von Arbeitsstationsknoten in Topologie 4 entsprechen denen in Topologie 2: Alle Knoten in Unternehmens- und privaten Netzwerken. Topologie 4 unterscheidet sich nur im Vorhandensein eines zusätzlichen Anwendungsnetzwerks, das möglicherweise eine höhere Bandbreite und geringere Latenz als das private Netzwerk hat.

Hinweis

Da Topologie 4 ein leistungsfähiges Anwendungsnetzwerk und eine Topologie 2 enthält, kann die Leistung des Routings von SOA-Diensten, die auf Arbeitsstationsknoten im Unternehmensnetzwerk statt auf den dedizierten Computeknoten ausgeführt werden, proportional größer sein.

Topologie 5: Alle Knoten im Unternehmensnetzwerk

Topologie 5 – Arbeitsstationen im Unternehmensnetzwerk

In topologie 5 sind die Überlegungen zum Hinzufügen von Arbeitsstations-Computeknoten identisch mit denen zum Hinzufügen von Computeknoten. Weitere Informationen finden Sie in Anhang 1: HPC Cluster Networking.