VMクラスタ

VMSclusterは、元々VAXclusterと呼ばれていたもので、OpenVMSオペレーティング システムを実行するコンピュータのグループを含むコンピュータ クラスタです。密結合されたマルチプロセッサシステムはオペレーティング システムの単一のコピーを実行しますが、VMScluster は疎結合です。つまり、各マシンは独自の OpenVMS のコピーを実行しますが、ディスク ストレージ、ロック マネージャ、およびセキュリティ ドメインはすべてクラスタ全体で、単一のシステム イメージの抽象化を提供します。マシンは、クラスタの残りの部分に影響を与えることなく、VMScluster に参加したり、VMScluster から離脱したりできます。可用性を高めるために、VMScluster は、2 台のマシンまたはストレージ コントローラに同時に接続したデュアル ポート ディスクの使用をサポートします。

Digital Equipment Corporation (DEC) は、1983 年 5 月に初めて VAXcluster を発表しました。その段階では、クラスタリングには特殊な通信ハードウェアと、VMS オペレーティング システムの低レベル サブシステムへのいくつかの大きな変更が必要でした。ソフトウェアとハ​​ードウェアは共同で設計されました。VAXcluster のサポートは、1984 年にリリースされた VAX/VMS V4.0 で初めて追加されました。このバージョンでは、DEC 独自のComputer Interconnect (CI) 経由のクラスタリングのみがサポートされていました。

各クラスターの中心にはスター カプラがあり、クラスター内のすべてのノード(コンピューター) とデータ ストレージ デバイスが1 対または 2 対のCI ケーブルで接続されていました。ケーブルの各対の伝送速度は 70 メガビット/秒で、当時としては高速でした。2 対を使用することで、合計伝送速度は 140 メガビット/秒となり、1 本のケーブルが故障した場合でも冗長性が確保されました。スター カプラにも冗長配線が採用され、可用性が向上しました。

各 CI ケーブルはCI ポート経由でコンピュータに接続され、CPU を介さずにパケットを送受信できます。パケットを送信するには、CPU はメモリ内に小さなデータ構造を作成し、それを「送信」キューに追加するだけで済みます。同様に、CI ポートは各着信メッセージを「受信」キューに追加します。テストでは、VAX-11/780 は名目上 1 MIPS のマシンであるにもかかわらず、1 秒あたり 3000 メッセージを送受信できることが示されました。密接に関連するMass Storage Control Protocol (MSCP) により、マス ストレージ サブシステムから同様に高いパフォーマンスを実現できます。さらに、MSCP パケットは CI 経由で簡単に転送できるため、ストレージ デバイスへのリモート アクセスが可能です。

VAXクラスタリングは、AT&T、 Tandem Computers ^{[1] [2]}、Stratus Computers ^[3 ]と並んで商業的に成功した初期のクラスタリングシステムであり、VAXシステムの大きなセールスポイントでした。

1986 年、DEC はMicroVAXミニコンピュータに VAXclustering サポートを追加し、専用ハードウェアではなくイーサネット上で実行しました。CIハードウェアの高可用性の利点は得られませんでしたが、これらのLocal Area VAXclusters (LAVc) は、ローエンド ミニコンピュータの購入者にとって魅力的な拡張パスを提供しました。また、LAVc により、ディスクレスサテライト ノードは、ブートノードのシステム ディスクを使用してネットワーク経由でブートストラップできるようになりました。

OpenVMS のそれ以降のバージョン (V5.0 以降) では、「混合相互接続」VAXcluster (CI と Ethernet の両方を使用)、および DSSI ( Digital Systems and Storage Interconnect )、SCSI、FDDIなどのトランスポートを介した VAXclustering がサポートされました。最終的に、高帯域幅の広域ネットワークが利用可能になると、クラスタリングは拡張され、衛星データ リンクや長距離地上リンクも使用できるようになりました。これにより、災害に強いクラスタの作成が可能になりました。つまり、単一の VAXcluster を複数の地理的に異なるエリアに配置することで、クラスタはインフラストラクチャの障害や自然災害にも耐えられるようになりました。

VAX クラスタリングは、 LATプロトコルを使用したターミナル サーバーの導入によって大きく促進されました。通常のシリアル ターミナルがイーサネット経由でホスト ノードにアクセスできるようにすることで、どのターミナルも迅速かつ簡単にどのホスト ノードにも接続できるようになりました。これにより、クラスタの 1 つのノードから別のノードへのユーザー ターミナルの フェイルオーバーがはるかに簡単になりました。

TCP/IP 経由のクラスタリングのサポートは、2010 年にリリースされた OpenVMS バージョン 8.4 で追加されました。ギガビット イーサネットが一般的になり、10 ギガビット イーサネットが導入されたため、VMSclustering をサポートするには標準のネットワーク ケーブルとカードで十分です。

OpenVMS は、単一クラスタで最大 96 ノードをサポートし、VAX と Alpha システム、または Alpha と Itanium システムが単一クラスタで共存できる混合アーキテクチャ クラスタを可能にします (さまざまな組織がトリプル アーキテクチャ クラスタと最大 150 ノードのクラスタ構成を実証していますが、これらの構成は正式にはサポートされていません)。

他の多くのクラスタリング ソリューションとは異なり、VMScluster はレコード レベルのロックによる透過的で完全に分散された読み取り/書き込み機能を提供します。つまり、同じディスク、さらには同じファイルに複数のクラスタ ノードから同時にアクセスできます。ロックはファイルの 1 つのレコード レベルでのみ発生し、通常は 1 行のテキストまたはデータベース内の 1 つのレコードになります。これにより、高可用性の多重冗長データベース サーバーを構築できます。

クラスター接続は 500 マイル (800 km) 以上の範囲に及ぶため、メンバー ノードをオフィス キャンパス内の異なる建物や異なる都市に配置できます。

ホストベースのボリューム シャドウイングを使用すると、ボリューム (同じサイズまたは異なるサイズ) を複数のコントローラと複数のホストにシャドウイング (ミラーリング) できるため、災害耐性のある環境を構築できます。

アプリケーション プログラマーは分散ロック マネージャー(DLM)へのフル アクセスが可能で、これによりアプリケーションはすべてのクラスター ノード間で任意のリソースとアクティビティを調整できます。これにはファイル レベルの調整も含まれますが、DLM で調整できるリソース、アクティビティ、および操作は完全に任意です。

ローリングアップグレードと複数のシステムディスクのサポート機能により、クラスタ構成をオンラインで維持し、段階的にアップグレードすることができます。これにより、クラスタ構成は、メンバーノードのサブセットを新しいソフトウェアバージョンにアップグレードしている間も、アプリケーションとデータへのアクセスを継続できます。^{[4] [5]}クラスタの稼働時間は年単位で測定されることが多く、現在の最長稼働時間は少なくとも16年です。^[6]

• ナンシー・P・クロネンバーグ、ヘンリー・M・レヴィ、ウィリアム・D・ストレッカー、「VAXcluster: 密結合分散システム」。ACM Transactions on Computer Systems 4 (2)、1986 年
• DIGITAL Technical Journal、3 (3)、1991 この号は、VAXclusters と FDDI ネットワーキングについて特集されました。(PDF ファイルとしてアーカイブされています。)