ES2211784T3 - Procedimiento para el control de la comunicacion de ordenadores individuales en un sistema de multiordenadores. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para el control de la comunicación de ordenadores individuales en un complejo de ordenadores, donde los ordenadores individuales están conectados entre sí a través de una red estándar LAN y una red de altas prestaciones SAN y donde cada ordenador individual presenta, en un núcleo de sistema operativo (10), una unidad de protocolo (15), que está conectada con la red estándar LAN, para el procesamiento de protocolos de comunicación, y una biblioteca (14, 18, 22) conectada aguas arriba del núcleo del sistema operativo (10), en la que están depositadas aplicaciones (A, B) en una interfaz de comunicaciones (23, 24), donde se lleva a cabo, en una unidad de selección de la red (13), la selección entre la red estándar LAN y la red de altas prestaciones SAN, caracterizado porque la selección de la red se realiza después de la interfaz de comunicaciones (23, 24) de la biblioteca e inmediatamente después de la entrada en el núcleo del sistema operativo (10) y la biblioteca está conectadacon la red de altas prestaciones SAN a través de una vía de comunicaciones (19), y porque está prevista otra vía de comunicaciones (19¿), que conecta otra biblioteca directamente con la red de altas prestaciones SAN.

Description

Procedimiento para el control de la comunicación de ordenadores individuales en un sistema de multiordenadores.

La invención se refiere a un procedimiento para el control de la comunicación de ordenadores individuales en un complejo de ordenadores, con el que debe posibilitarse la utilización de la combinación de ordenadores individuales como ordenadores paralelos eficientes.

Los ordenadores individuales o los llamados ordenadores de puesto de trabajo, en los que se puede tratar de un ordenador personal (PC) de venta en el comercio o de un puesto de trabajo, han sido mejorados en gran medida en los últimos años con respecto a su velocidad de cálculo y, por lo tanto, a su capacidad de cálculo, de manera que con ellos se pueden llevar a cabo una pluralidad de ciclos de programas tanto en el ámbito privado como también en el ámbito industrial. Sin embargo, especialmente en el ámbito industrial, por ejemplo en la organización de empresas medias y mayores, en la simulación de aplicaciones y en ciclos de producción, pero también en el campo de la investigación y de la ciencia, las capacidades de cálculo de los PCs de máxima capacidad actualmente no son suficientes para procesar las cantidades de datos existentes en un tiempo aceptable desde el punto de vista de la economía de la empresa. Por lo tanto, para las tareas actuales intensivas de cálculo debe recurrirse habitualmente a las llamadas instalaciones grandes de cálculo, que, sin embargo, son muy intensivas de costes.

Desde hace mucho tiempo se ha tratado de crear una alternativa de coste más favorable a las instalaciones grandes de cálculo a través de la formación de un complejo de ordenadores que está constituido por varios ordenadores individuales conectados en paralelo, que están formados, respectivamente, por un PC de venta en el comercio. Los ordenadores individuales presentan en este caso habitualmente procesadores estándar, que poseen, frente a los procesadores especiales, una relación mejorada entre precio y prestaciones y tiempos reducidos de desarrollo posterior. La estructura o bien la arquitectura de un complejo de ordenadores de este tipo, que se designa también como ordenador en paralelo, se limita de esta manera a la ampliación de la arquitectura de uniprocesador con una interfaz de comunicaciones, que realiza la comunicación entre los procesadores individuales, así como a la réplica de la arquitectura ampliada de uniprocesadores.

Para la formación de un complejo de ordenadores conocido, se utilizan una pluralidad de ordenadores de puestos de trabajo, los llamados nodos (de cálculo), una red especial de estas prestaciones SAN (Red de Área del Sistema), que es accionada adicionalmente a una red estándar LAN (Red de Área Local), así como un sistema operativo para los nodos de cálculo. Como ordenadores de puesto de trabajo o bien como nodos de cálculo en un complejo de ordenadores conocido se emplean actualmente sistemas con procesadores de venta en el comercio. Además de los sistemas de uniprocesadores (Uni Procesadores) se pueden emplear también sistemas SMP (Multi-Procesadores Simétricos) pequeños (procesadores duales) como ordenadores de nodos. La estructura de los ordenadores de nodos (memoria principal, disco duro, procesador, etc.) depende en gran medida de los requerimientos del usuario.

En la figura 1 se representa el modo de proceder convencional para la integración de una red dentro del sistema operativo de un ordenador individual. El componente principal en un núcleo de sistema operativo 10 es un primer excitador de aparatos 11 específico de la red para la red estándar LAN y un segundo excitador de aparatos específico de la red 12 para la red de altas prestaciones SAN. Los dos excitadores de aparatos 11 y 12 dispuestos en paralelo son activados en función de una unidad de selección de la red 13 intercalada y adaptan en cada caso la interfaz de comunicaciones específica de la red a la interfaz esperada por los protocolos de la red. Permanece en gran medido oculta para el usuario la activación específica de la red así como su integración. Éste utiliza, además, las operaciones de comunicaciones acondicionadas por una biblioteca del sistema 14 y solamente después del procesamiento de los protocolos de la comunicación en una unidad de protocolos 15 dentro del núcleo del sistema operativo 10 tiene lugar la transición propiamente dicha a las diferentes redes de comunicaciones. Por lo tanto, la vía de comunicación convencional se realiza, partiendo de una aplicación A o B, dado el caso, utilizando un entorno de programación 26 a través de la interfaz de comunicaciones 23 de la biblioteca del sistema 14, la entrada en el sistema operativo 10, el procesamiento de los protocolos de comunicación en la unidad de protocolos 15, la selección de la red en la unidad de selección de la red 13, la activación a través de los excitadores de aparatos 11 y 12 respectivos hasta el acceso al hardware, que pertenece a la red seleccionada, en forma de una tarjeta de la red 16 y 17, respectivamente.

Cuando existe un equilibrio correspondiente entre la potencia de comunicación y la potencia de cálculo, se da una importancia esencial a las instalaciones grandes de cálculo, como muestra su propagación creciente. En cambio, el éxito de los haces de ordenadores -como alternativa de coste favorable a las instalaciones grandes de cálculo- es hasta ahora más bien moderado y se limita a clases de aplicaciones especiales con gasto de comunicación reducido. La causa de ello está en la capacidad reducida a moderada de transferencia de datos de las redes de comunicaciones disponibles del campo de las LAN, que ha sido eliminada, sin embargo, con la llegada de nuevas redes de altas prestaciones del campo de las SAN. En el caso de empleo de estas redes de altas prestaciones, se comprueba, sin embargo, muy rápidamente que la vía de comunicaciones convencional, anclada en el sistema operativo -como se ha descrito anteriormente- no está en condiciones de agotar ni siquiera en una medida aproximada el potencial de capacidad de las redes de altas prestaciones. La causa de ello está tanto en la arquitectura de la vía de comunicaciones propiamente dicha como también en la utilización de protocolos de comunicaciones normalizados (por ejemplo, TCP/IP), que no han sido diseñados, en general, para las necesidades del procesamiento en paralelo, sino para un funcionamiento en redes de tráfico amplio.

El alcance limitado de la función de las redes empleadas en el campo del tráfico amplio implica mecanismos para la localización del camino, el control del flujo, la fragmentación o desfragmentación, la obtención de secuencias, la memorización temporal, la detección de errores y el tratamiento de los errores, todos los cuales están contenidos en el alcance de la función de protocolos de comunicaciones normalizados (por ejemplo, TCP/IP). Además, los protocolos de comunicaciones normalizados acondicionan con frecuencia funcionalidades, que son más bien un obstáculo en la aplicación en sistemas paralelos. Entre ellos están especialmente los tamaños fijos de los paquetes, los cálculos costosos de la suma de control, la pluralidad de planos del protocolo y una pluralidad de informaciones en las cabeceras de los paquetes. El acondicionamiento laborioso de esta información cuesta tiempo que, desde el punto de vista de un desarrollador de programas, conduce al tiempo de retraso no deseado. A ello hay que añadir como agravante que la vía de comunicaciones representada en la figura 1 no está en condiciones de adaptarse a la funcionalidad de las redes subyacentes y parte siempre de un alcance mínimo acondicionado. Esto conduce, precisamente en el caso de empleo de redes especiales de altas prestaciones, a la ejecución de funcionalidad ya existente dentro del software del protocolo, que retrasa en una medida considerable su procesamiento y que impide decisivamente la aplicación sobre la que se basa.

Para la solución de esta problemática e conoce el empleo de procedimientos para la reducción del tiempo de latencia, que tienden a eliminar en la mayor medida posible las ineficiencias en la vía de comunicaciones. En este caso, los puntos de partida no están solamente en las redes de comunicaciones empleadas, sino sobre todo en los protocolos empleados de las redes, en la interacción con el sistema operativo así como en la definición y la capacidad de la interfaz de comunicaciones que está disponible en el plano de aplicación. La reducción de los tiempos de latencia de la comunicación se basa en el desplazamiento selectivo de tareas desde planos superiores a planos subyacentes de la vía de comunicaciones o bien del hardware de comunicaciones, lo que conduce a una reestructuración de la vía de comunicaciones en su integridad, como se describe, por ejemplo, en "Entry-Level SAN Interconnect for WindowsNT (R) Clusters", Research Disclosure, Kenneth Mason Publications, Nº 425, Septiembre de 1999, páginas 1258 - 1259.

La invención tiene el cometido de crear un procedimiento para el control de la comunicación de ordenadores individuales en un complejo de ordenadores, en el que los tiempos de latencia de la comunicación están reducidos en una medida esencial y se ha elevado el caudal de datos, donde no está limitada la seguridad de la interfaz de comunicaciones y se garantiza la transparencia de la interfaz de comunicaciones frente a las aplicaciones de usuario.

Este cometido se soluciona, según la invención, con un procedimiento según la reivindicación 1. En este caso, se parte de la idea de prever la vía de comunicaciones convencional solamente para la red estándar LAN y crear, paralelamente a ella, una segunda vía de comunicaciones para la red de altas prestaciones SAN, que permite un acceso directo a una aplicación en el hardware de comunicaciones SAN, eludiendo al menos en gran medida el sistema operativo, de manera que el hardware de comunicaciones puede ser activado desde el espacio de direcciones del usuario. Este modo de proceder abre la posibilidad de eliminar tanto el sistema operativo como también los protocolos de comunicaciones convencionales totalmente de la vía crítica de eficiencia de las operaciones de comunicaciones. Las aplicaciones en el lado del usuario están depositadas al menos en una biblioteca, en la que o inmediatamente después de la cual una unidad de selección de la red selecciona una de las dos redes. En este caso, la selección de la red tiene lugar antes del procesamiento del protocolo, que se lleva a cabo dentro del sistema operativo. Por medio de este desplazamiento de la selección de la red, que tiene lugar en una arquitectura convencional de la vía de comunicaciones ya entre el procesamiento del protocolo y los excitadores de aparatos, es posible desviar las conexiones de comunicaciones precozmente, es decir, inmediatamente después de la entrada en el núcleo del sistema operativo y sobre todo antes del procesamiento de los protocolos de comunicaciones, sobre la vía de comunicaciones adicional más rápida. Sin embargo, esta desviación solamente tiene lugar cuando la conexión de comunicación deseada se puede desarrollar también a través de la red de altas prestaciones y, por lo tanto, a través de la vía de comunicaciones adicional. Si no fuera así, entonces se utiliza la vía de comunicaciones convencional a través del sistema operativo. De ha mostrado que de esta manera se puede conseguir un procesamiento paralelo eficiente en un complejo que está constituido por ordenadores de puesto de trabajo acoplados con alta capacidad de prestaciones y flexibilidad.

Otros detalles y características de la invención se deducen a partir de la descripción siguiente con referencia al dibujo. En este caso:

La figura 1 muestra una representación esquemática de una arquitectura de comunicaciones convencional.

La figura 2 muestra una representación esquemática de una arquitectura de comunicaciones según la invención según un primer ejemplo de realización.

La figura 3 muestra una comparación esquemática de las arquitecturas de comunicaciones según las figuras 1 y 2 con la ilustración de las modificaciones según la invención.

La figura 4 muestra una representación esquemática de una arquitectura de comunicaciones según la invención de acuerdo con un segundo ejemplo de realización.

La figura 5 muestra una comparación esquemática de las arquitecturas de comunicaciones según las figuras 1 y 4 con la ilustración de las modificaciones según la invención.

La figura 6 muestra una representación esquemática de una arquitectura de comunicaciones según la invención según un tercer ejemplo de realización, y

La figura 7 muestra una comparación esquemática de las arquitecturas de comunicaciones según las figuras 1 y 6 con la ilustración de las modificaciones según la invención.

En primer lugar se describen a continuación los componentes básicos de un complejo de ordenadores, en el que se aplica el procedimiento según la invención. Como ordenador de puesto individual u ordenador de nodo encuentran aplicación PCs convencionales, como ya se han descrito anteriormente. Además, de la red estándar LAN se acciona la red de altas prestaciones SAN, que debería presentar una capacidad de transmisión lo más alta posible, por ejemplo de 1,28 Gbit/s, una topología de la red polidimensional, libremente seleccionable, que se puede escalar, así como una capacidad de programación libre del adaptador de la red. Se conoce en sí una red de altas prestaciones de este tipo.

Como sistema operativo de los ordenadores de nodos dentro del complejo de ordenadores se emplea Unix o bien un derivado. Además, es necesario un software del sistema, para formar el complejo de ordenadores a partir de los componentes individuales de venta en el comercio. El software del sistema comprende esencialmente los siguientes componentes:

- un programa para el control del adaptador de la red,

- un excitador de aparatos para la integración del adaptador de la red en el sistema operativo,

- una biblioteca básica para el control y desarrollo de las conexiones de comunicaciones,

- bibliotecas de usuario para interfaces y entornos de programación normalizados,

- un programa para la formación, la administración y para el control del complejo de ordenadores, así como

- programas de servicio para la configuración y administración del complejo de ordenadores.

La figura 2 muestra la representación esquemática de una arquitectura de comunicaciones según la invención, donde las funciones ya explicadas con la relación a la figura 1 están provistas con los mismos signos de referencia. Como se muestra en la figura 2, tres aplicaciones A, B y C representadas a modo de ejemplo acceden, dado el caso bajo la intercalación de un entorno de programa 24 y 26, respectivamente, a través de interfaces de comunicaciones 23 y 24, respectivamente, a una biblioteca básica 18, en la que está integrada una unidad de selección de la red 13. La unidad de selección de la red puede activar o bien la unidad de protocolos 15 dentro del núcleo del sistema operativo 10, aguas abajo de la cual está conectado el primer excitador de aparatos 13 para el hardware, o bien la tarjeta de la red 16 de la red estándar LAN. Por lo tanto, a la unidad de protocolos 15 está asociada la biblioteca del sistema 14 conocida.

Como una alternativa, la unidad de selección de la red 13 puede activar también una segunda vía de comunicaciones 19, que conecta la biblioteca básica 18 directamente, eludiendo el núcleo del sistema operativo 10, con el hardware o bien con la tarjeta de la red 17 de la red de altas prestaciones SAN. A la segunda vía de comunicaciones está asociado igualmente un excitador de aparatos 12, que solamente lleva a cabo, sin embargo, tareas de administración y no está incorporado ya en la comunicación propiamente dicha. En virtud de la selección de la red en o inmediatamente después de la biblioteca básica 18, es decir, antes de la entrada en el núcleo del sistema operativo 10, se pueden desviar ya las conexiones de comunicaciones a un estado anterior sobre la segunda vía de comunicaciones 19 más rápida y de esta manera son conducidas directamente a la red de altas prestaciones SAN, eludiendo el núcleo del sistema operativo. Cuando no es posible una conexión de comunicación a través de la segunda vía de comunicaciones 19, porque, por ejemplo, el entorno SAN no está disponible temporalmente o el objetivo se puede alcanzar solamente a través del entorno LAN, se recurre a la primera vía de comunicaciones, es decir, a la comunicación por el sistema operativo y la red estándar LAN.

La red de altas prestaciones SAN utilizada debería optimizarse para los requerimientos del procesamiento paralelo. En este caso, funcionalidades, que son realizadas habitualmente en el plano del software, son transmitidas a la responsabilidad del hardware de la red. A ellas pertenecen especialmente:

a)

la capacidad de escala de la red, que impide una irrupción de la potencia a medida que aumenta el número de los ordenadores de nodos conectados,

b)

la localización del camino dentro de la red, con lo que se simplifican en gran medida los protocolos en el plano más elevado,

c)

la transmisión de datos sin pérdidas y la obtención de la secuencia de paquetes consecutivos, con lo que se simplifican en gran medida los mecanismos de control del flujo en el plano más elevado,

d)

tamaños variables de los datos, que evitan el derroche de la anchura de banda, así como

e)

protocolos de comunicaciones mínimos, que requieren muy pocas informaciones y reducen el gasto para la creación de los paquetes.

Para la configuración de protocolos de comunicaciones esbeltos se desplazan allí todas las tareas del protocolo, que pueden ser desplazadas directamente al hardware de la red. En este caso, se trata, por ejemplo, de la transmisión de datos asegurada por medio de control del flujo así como la constancia de la secuencia de las corrientes de los paquetes. Por lo tanto, la información de contexto disponible se utiliza para configurar los protocolos de las comunicaciones de la manera más esbelta posible. Especialmente el hecho de que en un complejo de ordenadores paralelos se trate de una red cerrada con número conocido de nodos y topología conocida, simplifica, por ejemplo, la problemática de localización del camino y de selección del camino, puesto que todas las vías posibles pueden ser calculadas previamente por medios estadísticos, así como la identificación de los nodos, puesto que todos los nodos son conocidos de antemano y pueden ser provistos con una identificación unívoca. Además, el protocolo utilizado no está sujeto a ninguna limitación de compatibilidad en virtud de relaciones de comunicaciones con sistemas extraños, puesto que no existen sistemas extraños dentro del complejo de ordenadores configurados en paralelo. En general, el aprovechamiento consecuente del conocimiento del sistema presente conduce a que los protocolos, en otro caso amarrados en el núcleo del sistema operativo, puedan ser eliminados completamente para la segunda trayectoria de comunicaciones 19.

La capacidad de procesos múltiples, que es necesaria para la funcionalidad del complejo de ordenadores, es decir, la posibilidad de que varios procesos puedan mantener al mismo tiempo conexiones de comunicaciones, se consigue en la arquitectura del sistema según la invención por medio de mecanismos correspondientes dentro de la biblioteca básica.

Desde el punto de vista del usuario, la presencia de interfaces de comunicaciones normalizadas tiene una importancia considerable, puesto que éstas le permiten portear una pluralidad de aplicaciones sin mayor gasto sobre el sistema de destino respectivo. Por otra parte, las interfaces de comunicaciones normalizadas garantizan que las aplicaciones no tengan que ser adaptadas de nuevo de una manera especial en el caso de cambio a una nueva generación de ordenadores. Por este motivo, según la invención, se pone a la disposición del usuario una interfaz de programación 23, que es equivalente desde el punto de vista sintáctico y semántico a la interfaz de la primera vía de comunicaciones o bien de la comunicación del sistema operativo. Constituida sobre esta base, una aplicación A o B puede desarrollar la comunicación a través de la biblioteca básica 18, dado el caso, utilizando un entorno del programa normalizado 26. Además, se ofrecen versiones especialmente adaptadas de entornos de programación normalizados (MPI = Interfaz de Paso de Mensajes) o entornos de programación 25 ampliamente difundidos (PVM = Máquina Virtual Paralela), que interactúan con la biblioteca básica 18 a través de una interfaz especial 24. La interfaz de programación 23 es adecuada con prioridad para aplicaciones del procesamiento distribuido de datos en redes locales y su porteo sobre el sistema según la invención. En cambio, los entornos de programación 25 y 26 PVM y MPI, respectivamente, representan el miembro de unión con los ordenadores paralelos comerciales y las aplicaciones que se desarrollan allí.

En la figura 3 se compara directamente, en el lado izquierdo, la arquitectura convencional de comunicaciones, como ya se ha descrito con la ayuda de la figura 1, con la arquitectura de comunicaciones según la invención, representada en el lado derecho, como ya se ha descrito con la ayuda de la figura 2, donde se indica el desplazamiento de las etapas individuales del procesamiento de comunicaciones por medio de flechas que se extienden entre las dos representaciones.

La flecha (1) en la figura 3 describe el desplazamiento del acceso a la red SAN a partir de las capas inferiores del sistema operativo directamente a la biblioteca básica. De esta manera, se libera la arquitectura de comunicaciones de todas las limitaciones que están presentes habitualmente dentro de un sistema operativo. En este caso, se aprovecha la capacidad del módulo de administración de la memoria presente en el sistema para construir espacios de direcciones lógicas de forma discrecional a partir de las áreas físicas de la memoria. Este llamado principio básico se aplica sobre el hardware de comunicaciones y se puede designar como comunicación de nivel del usuario.

Como se indica en la figura 3 por medio de las flechas (2), la funcionalidad aportada en los protocolos que se encuentran hasta ahora en el núcleo del sistema operativo 10, especialmente la transmisión de datos asegurada por medio de control del flujo así como la constancia de la secuencia de las corrientes de paquetes, o bien es desplazada directamente al hardware de la red SAN 17 o a la biblioteca básica, de manera que se pueden eliminar completamente los protocolos dispuestos hasta ahora en el sistema operativo 10 para la segunda vía de comunicaciones 19. Cuando existe un adaptador de la red programable para el hardware de la red 17, es posible hacer que la funcionalidad deseada sea tomada exclusivamente de la red.

Según la invención, la selección de la red, que está dispuesta normalmente en el núcleo del sistema operativo entre el procesamiento de protocolos y el excitador de aparatos, es desplazada desde el sistema operativo a la biblioteca básica 18 (ver la flecha (3)). De esta manera es posible desviar conexiones de comunicaciones antes de pasar por el sistema operativo a la segunda vía de comunicaciones 19.

La configuración de la funcionalidad del sistema operativo desde el sistema operativo a la biblioteca básica según la flecha (4) realiza la capacidad de procesos múltiples de la biblioteca básica. Los procesos necesarios para ello para la protección de secciones críticas del programa y de regiones de datos por medio de semáforos se conocen en sí a partir de la estructura del sistema operativo.

También la interfaz de programación 23 de una aplicación es reproducida por la biblioteca del sistema en la biblioteca básica (ver la flecha (5b)) y, además, pone a disposición entornos de programación 25 equivalentes (ver la flecha (5a)) que, por su parte, recurren directamente a la biblioteca básica 18 a través de la interfaz 24. Ambas medidas sirven para poder portear aplicaciones de una manera más sencilla, mejor y más rápida sobre la arquitectura de comunicaciones según la invención. La arquitectura de comunicaciones representada hasta ahora ofrece ventajas de prestaciones considerables frente a una arquitectura de comunicaciones convencional en sistemas operativos, pero implica, en cambio, también efectos secundarios desfavorables. Por una parte, se reducen las prestaciones a través de una limitación con relación a la seguridad de la interfaz de comunicaciones y, por otra parte, las aplicaciones estándar, que quieren utilizar la comunicación de alta velocidad, deben conectarse con una biblioteca del sistema especial. Para eliminar estos dos puntos débiles se propone la arquitectura de comunicaciones representada en la figura 4. Frente a la figura 3, el nuevo desplazamiento de la selección de la red 13 desde la biblioteca 18 al núcleo del sistema operativo 10, pero antes de la entrada propiamente dicha en el procesamiento de protocolos 15, garantiza tanto la seguridad habitual en sistemas operativos de interfaces de comunicaciones como también la transparencia deseada de la interfaz de comunicaciones frente a las aplicaciones de usuario, que no requieren ahora ninguna conexión especial con la biblioteca básica 18.

La figura 4 muestra otra configuración desarrollada de una arquitectura de comunicaciones en detalle. Las aplicaciones A y B acceden, dado el caso bajo la intercalación de un entorno de programación 26, a la biblioteca del sistema 14, aguas debajo de la cual está conectado el núcleo del sistema operativo 10. Directamente después de la entrada en el sistema operativo 10 se lleva a cabo en una unidad de selección de la red 13 la selección entre la red estándar LAN y la red de altas prestaciones SAN. En el caso de que sea seleccionada la red estándar LAN, se procesan los protocolos de comunicaciones en la unidad de protocolos 15, aguas debajo de la cual está conectado el excitador de aparatos 11 para el hardware de la red LAN 16. En el caso de selección de la red de altas prestaciones SAN, se puede acceder directamente al hardware de la red SAN 17 a través de una vía de comunicaciones 19. También en este caso, en la vía de comunicaciones 19 están contenidos una capa de protocolos 21 y un excitador de aparatos 12, que, sin embargo, solamente asume tareas de administración y no está integrado en la comunicación propiamente dicha.

Adicionalmente a la vía de comunicaciones 19, que conecta la biblioteca del sistema 14 con el hardware de la red SAN 17 después de la selección de la red inmediatamente después de la entrada en el núcleo del sistema operativo 10, está prevista, además del núcleo del sistema operativo, una biblioteca básica 18, a la que accede una aplicación C bajo la intercalación de un entorno de programación 25 adecuado y que accede directamente al hardware de la red SAN 17 a través de la vía de comunicaciones 19' que se encuentra fuera del núcleo del sistema operativo 10. De esta manera, se ponen a disposición los llamados puntos terminales de la comunicación no privilegiados, que permiten el acceso al hardware de la red SAN 17 eludiendo el sistema operativo, pero en oposición a la comunicación simple a nivel del usuario, subyacen todos los mecanismos de protección del sistema operativo. En este caso, se consigue una activación muy eficiente del hardware de la red SAN 17, sin eludir, sin embargo, los mecanismos de protección del sistema operativo. Los puntos terminales de la comunicación son unidades cerradas en sí y administradas y protegidas por el sistema operativo, que son asociadas en cada caso de manera exclusiva a una aplicación, de modo que diferentes aplicaciones utilizan diferentes puntos terminales de la comunicación y, por ejemplo, la aplicación A no está en condiciones de acceder a un punto terminal de una aplicación B, aunque ambos puntos terminales de la comunicación son ejecutados a través del mismo hardware.

También en la arquitectura de la comunicación representada en la figura 4 deben cumplirse las condiciones previas, explicadas anteriormente con relación a la figura 2, en la red de altas prestaciones SAN y en los protocolos de comunicación esbeltos. Además, se prevén también en este caso interfaces de programación normalizados y entornos de programación normalizados y ampliamente difundidos.

A partir de la figura 5 se representa el desplazamiento de la funcionalidad y los puntos de acceso en la comparación entre una arquitectura de comunicaciones convencional, como se ha descrito con relación a la figura 1, y la nueva arquitectura de comunicaciones según la figura 4, donde también aquí las flechas que se extienden entre las dos representaciones simbolizan los desplazamientos individuales. El desplazamiento, indicado por medio de las flechas (1a) y (1b), del acceso a la red SAN desde las capas inferiores del sistema operativo a la capa de protocolos 21 de la vía de comunicaciones 19, que se encuentra dentro del núcleo del sistema operativo, y/o directamente al espacio de direcciones de una aplicación o bien a la biblioteca básica 18 como parte de la aplicación libera el sistema de todas las limitaciones que están presentes habitualmente dentro del sistema operativo. En este caso, se aprovecha la capacidad del módulo de administración de la memoria para construir espacios de direcciones lógicas de forma discrecional a partir de áreas físicas de la memoria. En combinación con la funcionalidad adicional dentro del adaptador de la red se consiguen a partir de ello puntos terminales de la comunicación no privilegiados.

Una gran parte de la funcionalidad aportada en los protocolos habituales es desplazada, según la flecha (2) directamente al hardware de la red SAN así como a la capa de protocolos 21 de la vía de comunicaciones 19. Aquí se aplica de una manera correspondiente lo dicho con relación a la figura 2 para el desplazamiento de la funcionalidad de protocolos.

Según la flecha (3), la selección de la red, que se lleva a cabo en la arquitectura de comunicaciones convencional entre el procesamiento de protocolos y el excitador de aparatos, es desplazada antes del procesamiento propiamente dicho del protocolo y, en el ejemplo representado, inmediatamente después de la entrada en el núcleo del sistema operativo 10, de manera que se pueden desviar las operaciones de comunicaciones precozmente sobre la vía de comunicaciones más rápida 19. Sin embargo, también aquí sólo tiene lugar esta desviación cuando la conexión de comunicaciones deseada se puede desarrollar a través de la vía de comunicaciones 19. Si no es así, entonces se recurre a la comunicación convencional del sistema operativo. El desplazamiento de la funcionalidad desde el sistema operativo al hardware de la red SAN según la flecha (4) realiza la capacidad de procesos múltiples de la interfaz de comunicaciones ofrecida en forma de los puntos terminales independientes de la comunicación. El procedimiento necesario para ello para la protección de áreas de la memoria se conoce en sí y es prestado desde el lado del hardware por el módulo de administración de la memoria del ordenador.

Cuando las aplicaciones A y B utilizan la interfaz regular de comunicaciones del sistema operativo, es decir, la biblioteca del sistema, entonces es totalmente transparente el empleo de la comunicación de altas prestaciones en virtud de la colocación de la selección de la red para estas aplicaciones. Sin embargo, cuando se emplean entornos de programación de ordenadores en paralelo usuales (PVM o MPI), entonces son posibles varias optimizaciones dentro de la vía de comunicaciones. Éstas son soportadas porque se ofrecen entornos de programación equivalentes u optimizados y, por lo tanto, se desplaza la interfaz de aplicación sobre estos entornos de programación, como se indica por medio de la flecha (5) en la figura 5.

En la arquitectura de comunicaciones según la figura 4, la selección de la red se realiza directamente después de la entrada en el sistema operativo. A tal fin son necesarias habitualmente modificaciones del núcleo del sistema operativo. En el caso de que no permite el sistema operativo realizar modificaciones en este lugar, se puede utilizar una arquitectura de comunicaciones alternativa, como se representa en la figura 6. Esta arquitectura se diferencia de la arquitectura según la figura 4 esencialmente porque la selección de la red 13 es desplazada desde el núcleo del sistema operativo a una biblioteca del sistema PS 22 intercalada. Esta biblioteca del sistema PS 22 combina esencialmente la funcionalidad de la biblioteca del sistema convencional y la biblioteca básica y ofrece al usuario hacia fuera la misma interfaz que la biblioteca del sistema. Si una aplicación utiliza la biblioteca del sistema PS 22 en lugar de la biblioteca regular del sistema 14, que está adicionalmente presente, entonces se desarrollan todas las conexiones de comunicaciones internas -en la medida de lo posible- a través de la red de altas prestaciones SAN.

Se producen las siguientes modificaciones con relación a los desplazamientos, explicados ya con la ayuda de la figura 5, de la funcionalidad y de los puntos de acceso. La selección de la red (flecha (3)) se desplaza ahora a la biblioteca del sistema PS 22, que pone a disposición en este caso todas las funciones de la biblioteca del sistema propiamente dicha. El desplazamiento de la selección de la red a la biblioteca del sistema PS posibilita desviar las conexiones de comunicaciones precozmente, es decir, antes de la entrada en el núcleo del sistema operativo y sobre todo antes del procesamiento de los protocolos estándar, sobre la vía de comunicaciones 19 más rápida de la red de altas prestaciones SAN. Sin embargo, también en este caso sólo tiene lugar esta desviación cuando se puede desarrollar la conexión de comunicación deseada a través de esta vía de comunicaciones 19. En otro caso, se recurre a la comunicación habitual del sistema operativo.

Como ya se ha explicado con relación a la figura 5, la interfaz de programación de una aplicación es desplazada desde la biblioteca del sistema a la biblioteca básica (flecha (5a)) y se ponen a disposición entornos de programación equivalentes (flecha (5a)), que acceden, por su parte, entonces directamente a la biblioteca básica.

Claims (5)

1. Procedimiento para el control de la comunicación de ordenadores individuales en un complejo de ordenadores, donde los ordenadores individuales están conectados entre sí a través de una red estándar LAN y una red de altas prestaciones SAN y donde cada ordenador individual presenta, en un núcleo de sistema operativo (10), una unidad de protocolo (15), que está conectada con la red estándar LAN, para el procesamiento de protocolos de comunicación, y una biblioteca (14, 18, 22) conectada aguas arriba del núcleo del sistema operativo (10), en la que están depositadas aplicaciones (A, B) en una interfaz de comunicaciones (23, 24), donde se lleva a cabo, en una unidad de selección de la red (13), la selección entre la red estándar LAN y la red de altas prestaciones SAN, caracterizado porque la selección de la red se realiza después de la interfaz de comunicaciones (23, 24) de la biblioteca e inmediatamente después de la entrada en el núcleo del sistema operativo (10) y la biblioteca está conectada con la red de altas prestaciones SAN a través de una vía de comunicaciones (19), y porque está prevista otra vía de comunicaciones (19'), que conecta otra biblioteca directamente con la red de altas prestaciones SAN.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la otra vía de comunicaciones (19') se extiende fuera del núcleo del sistema operativo (10).

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la selección de la red se realiza en función de las direcciones de destino predeterminadas a través de las aplicaciones.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se accede a la red estándar LAN cuando no es posible una conexión de comunicación con la red de altas prestaciones SAN a través de la vía de comunicaciones (19) o a través de la otra vía de comunicación (19').

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque las tareas de protocolo para la configuración de protocolos de comunicaciones esbeltos están depositadas en el hardware de la red (17).