Cluster (informática)
Hoy en día desempeñan un papel importante en la solución de problemas de las ciencias, las ingenierías y del comercio moderno.
La tecnología de clusters ha evolucionado en apoyo de actividades que van desde aplicaciones de supercómputo y software de misiones críticas, servidores web y comercio electrónico, hasta bases de datos de alto rendimiento, entre otros usos.
El cómputo con clusters surge como resultado de la convergencia de varias tendencias actuales que incluyen la disponibilidad de microprocesadores económicos de alto rendimiento y redes de alta velocidad, el desarrollo de herramientas de software para cómputo distribuido de alto rendimiento, así como la creciente necesidad de potencia computacional para aplicaciones que la requieran.
Simplemente, un cluster es un grupo de múltiples ordenadores unidos mediante una red de alta velocidad, de tal forma que el conjunto es visto como un único ordenador, más potente que los comunes de escritorio.
Los clusters son usualmente empleados para mejorar el rendimiento y/o la disponibilidad por encima de la que es provista por un solo computador típicamente siendo más económico que computadores individuales de rapidez y disponibilidad comparables.
De un cluster se espera que presente combinaciones de los siguientes servicios:
La construcción de los ordenadores del cluster es más fácil y económica debido a su flexibilidad: pueden tener todos la misma configuración de hardware y sistema operativo (cluster homogéneo), diferente rendimiento pero con arquitecturas y sistemas operativos similares (cluster semi-homogéneo), o tener diferente hardware y sistema operativo (cluster heterogéneo), lo que hace más fácil y económica su construcción.
Para que un cluster funcione como tal, no basta solo con conectar entre sí los ordenadores, sino que es necesario proveer un sistema de manejo del cluster, el cual se encargue de interactuar con el usuario y los procesos que corren en él para optimizar el funcionamiento.
Beneficios de la Tecnología Cluster
Las aplicaciones paralelas escalables requieren: buen rendimiento, baja latencia, comunicaciones que dispongan de gran ancho de banda, redes escalables y acceso rápido a archivos. Un cluster puede satisfacer estos requerimientos usando los recursos que tiene asociados a él.
Los clusters ofrecen las siguientes características a un costo relativamente bajo:
- Alto rendimiento
- Alta disponibilidad
- Alta eficiencia
- Escalabilidad
Clasificación de los Clusters
El término cluster tiene diferentes connotaciones para diferentes grupos de personas. Los tipos de clusters, establecidos de acuerdo con el uso que se de y los servicios que ofrecen, determinan el significado del término para el grupo que lo utiliza. Los clusters pueden clasificarse según sus características: se pueden tener clusters de alto rendimiento (HPCC – High Performance Computing Clusters), clusters de alta disponibilidad (HA – High Availability) o clusters de alta eficiencia (HT – High Throughput).Alto rendimiento: Son clusters en los cuales se ejecutan tareas que requieren de gran capacidad computacional, grandes cantidades de memoria, o ambos a la vez. El llevar a cabo estas tareas puede comprometer los recursos del cluster por largos periodos de tiempo.
Alta disponibilidad: Son clusters cuyo objetivo de diseño es el de proveer disponibilidad y confiabilidad. Estos clusters tratan de brindar la máxima disponibilidad de los servicios que ofrecen. La confiabilidad se provee mediante software que detecta fallos y permite recuperarse frente a los mismos, mientras que en hardware se evita tener un único punto de fallos.
Alta eficiencia: Son clusters cuyo objetivo de diseño es el ejecutar la mayor cantidad de tareas en el menor tiempo posible. Existe independencia de datos entre las tareas individuales. El retardo entre los nodos del cluster no es considerado un gran problema.
Los clusters pueden también clasificar como Clusters de IT Comerciales (Alta disponibilidad, Alta eficiencia) y Clusters Científicos (Alto rendimiento). A pesar de las discrepancias a nivel de requerimientos de las aplicaciones, muchas de las características de las arquitecturas de hardware y software, que están por debajo de las aplicaciones en todos estos clusters, son las mismas. Más aún, un cluster de determinado tipo, puede también presentar características de los otros.
Componentes de un Cluster
En general, un cluster necesita de varios componentes de software y hardware para poder funcionar. A saber:- Nodos
- Almacenamiento
- Sistemas Operativos
- Conexiones de Red
- Middleware
- Protocolos de Comunicación y servicios
- Aplicaciones
- Ambientes de Programación Paralela
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