使用coLinux与openMosix构建异构集群(1)(3)

选择软件

首先，我们需要选择两个软件：模拟器或者虚拟机，集群中间件，关于模拟器/虚拟机，该软件将成为一个桥梁，让 Linux 内核可以在 Windows 上运行，这是它的主要功能。

由于难以将单一系统映像Single System Image，SSI）中间件移植到 Windows 内核体系结构中，所以我们选择使用模拟器或者虚拟机。SSI 解决方案会修改内核的几乎所有部分：进程管理、文件系统、内存管理、调度器，等等。通过不加修改地运行内核进程，模拟器简化了部署工作。

关于集群中间件

使用中间件，我们可以选择作为 Linux 内核扩展的解决方案，这样就可以构建 SSI 集群。还有其他一些选择比如批调度器或者完全的远程执行包装器），但是我们选择 SSI 模型，因为它具有以下优势：

SSI 中间件隐藏了访问分散在节点间的资源文件、内存、CPU）的复杂性。我们只是需要运行应用程序，中间件将透明地完成资源的管理。

SSI 中间件具有负载均衡和透明进程transparent process）特性。利用这些特性，除了极其需要进行调整情形，或者中间件无法实现公平，管理员不需要手工调整负载。进程迁移也方便了执行，因为我们不需要进行显式的远程执行。

选择集群中间件

这相对简单。我们所选择的 SSI 中间件是什么？有三个开放源代码而且遵循 GPL 许可的解决方案排序不分先后）：openMosix，openSSI， Kerrighed。 关于各个解决方案的详细资料超出了本文的范围，不过可以在参考资料中找到。

我们将选择 openMosix，原因有二：

与其他解决方案相比，openMosix 拥有最为简单的配置。这将降低集群部署的复杂度。 openMosix 以其最简单的方式为我们提供了负载均衡和透明进程迁移功能。所谓“最简单”，指的是内核补丁的大小相对较小，而且没有引入很多特性。这适用于我们的试验，不过如果愿意的话，您可以使用其他 SSI 中间件来扩展此试验。

选择模拟器/虚拟机

这一选择略为复杂。有两种可能，使用 VMWare 等商业版本的，或者使用 coLinux 等开放源代码的猜猜我们将选择哪一个!）。同样，我们选择的是基于开放源代码的解决方案。不过，我们首先来讨论各个解决方案的优势与不足，您将了解到在分析我们的选择时思考的过程。

对于商业产品，我们以 VMWare 为例。您可能会熟悉此产品；VMWare 已经在 VM 舞台活跃了很长时间。这里是我们对 VMWare 的初步分析。

优势所在：

VMWare 是一个完全的系统模拟器在本文中，术语“模拟器emulator）”和“仿真器virtualizer）”可以自由互换，都是指 “完成对某个系统的模拟的软件”）。所以，它可以模拟一个完整的系统内存、存储器、CPU、以太网卡、声卡，等等）。运行于模拟器中的系统称为客户系统guest system））不需要任何修改或者，最多需要一些保证 OS 平稳工作的补丁）。

模拟器在与其他宿主应用程序隔离开来的内存地址空间中运行，与用户空间应用程序具有相同的特权，所以客户系统的任何破坏都不会影响宿主。

不足之处：

由于 VMWare 是一个商业产品，所以它不是免费的。网络中所有 Windows 机器的许可费用，可能很容易超出一个新的专用集群的费用，后者可以以更少的费用获得更高的性能。

模拟器会消耗宿主系统的大量资源。模拟器不得不为 guest-kernel-to-application 通信拦截大部分指令，也不得不模拟一组完整的虚拟硬件设备。这样的模拟意味着使用多个层会影响网络延迟的正常下限，而这个下限是无法再下调的。

VMWare 本身不包括客户系统）需要大量的内存。所以，分配给它的内存数量将会非常大。

现在来分析 coLinux，它 是一个新的开放源代码解决方案，让您可以在 Windows 内核之上运行 Linux 内核。

优势：

coLinux 让 Linux 内核可以在本地运行作为 Windows 内核驱动器）。由于在这宿主内核和客户内核之间没有任何“桥梁”，所以 Linux 客户可以以接近本地的速度运行。在很多不同的 Linux 子系统中，模拟层是作为代码直接插入的，因此它们可以转换为对 Windows 系统的直接请求。两个内核之间在内部执行上下文切换，但这可以非常快速地完成。

宿主系统只需要分配完全只是客户系统及其派生的进程）所需要的内存。

不足：

coLinux 本身还在发展之中，所以在运行它时您可能会遇到一些小问题。尽管所有的开发人员都在尽力使 coLinux 变得更好，但他们也可能不能捕获某些缺陷。Windows 2000 和 Windows XP 是得到支持的 Windows 版本。

要运行 coLinux，需要进行一些手工配置。当前还没有帮助创建完整 coLinux 系统的自动工具，所以您必须能够构建或调整 coLinux 配置。

那么，与 VMWare 相比，coLinux 的性能如何呢？我们运行了一个粗略的基准。作为测试，我们选择了来自 Povray 的 Web 站点的 POV-Ray 3.6.1 预编译二进制程序。POV-Ray 是逼真 3D 图形创建软件的始祖之一，它完全由那些进行大量数字处理的任务构成，非常适合我们的测试。）使用 benchmark.ini包含于 povray 软件包之中）中的默认选项执行那个二进制程序： # povray benchmark.ini。

POV-Ray 在用于 Linux 内核 2.4.26 的 coLinux 上运行。根文件系统使用的是 Gentoo 发行版本。我们使用相同的发行版本在 VMWare 版本 4.5.2 上测试相同的 POV-Ray 二进制程序。下面的表格说明了测试机器使用必要的选项在 benchmark.ini 给出）完成预定义的场景所需要的时间。

表 1. POV-Ray 运行时间结果

平台POV-Ray 在哪里执行）	时间单位为 分钟：秒）
本地Linux	39：23
coLinux	39：26
VMware	40：53

研究数据表单，您会发现 coLinux 与本地 OS 的速度相差甚少。正如所预期的那样，VMWare 比 coLinux 慢，相差一分钟左右。通过实时地将虚拟机VM）的指令流翻译给宿主机器， VMWare 可以获得接近本地的速度，但是由于 VMWare 本身在用户空间运行，这可能会引发问题。比如，当 VM 以内核模式执行代码时；为了正确地仿真 VM 的虚拟 CPU，VMWare 必须谨慎地转换内存映射和权限。

现在，我们来看所选择的模拟器 coLinux 和所选择的中间件 openMosix 如何一起工作。