El término clúster se aplica a los conjuntos o
conglomerados de computadoras construidos mediante la
utilización de hardwares comunes y que se comportan como si fuesen una única
computadora.
La tecnología de
clústeres 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 clústeres
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 clúster
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 clústeres 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 clúster se espera
que presente combinaciones de los siguientes servicios:
- Alto rendimiento
- Alta disponibilidad
- Balanceo de carga
- Escalabilidad
La construcción de los
ordenadores del clúster es más fácil y económica debido a su flexibilidad:
pueden tener todos la misma configuración de hardware y sistema operativo (clúster homogéneo), diferente
rendimiento pero con arquitecturas y sistemas operativos similares (clúster
semihomogéneo), o tener diferente hardware y sistema operativo (clúster
heterogéneo), lo que hace más fácil y económica su construcción.
Para que un clúster
funcione como tal, no basta solo con conectar entre sí los ordenadores, sino
que es necesario proveer un sistema de manejo del clúster, el cual se encargue
de interactuar con el usuario y los procesos que corren en él para optimizar el
funcionamiento.
Beneficios de la tecnología clúster
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 clúster puede satisfacer estos requisitos usando los recursos que
tiene asociados a él.
Los clústeres ofrecen
las siguientes características a un costo relativamente bajo:
- Alto rendimiento
- Alta disponibilidad
- Alta eficiencia
- Escalabilidad
La tecnología clúster
permite a las organizaciones incrementar su capacidad de procesamiento usando
tecnología estándar, tanto en componentes de hardware como de software que
pueden adquirirse a un costo relativamente bajo.
Clasificación de los clústeres
El término clúster tiene
diferentes connotaciones para diferentes grupos de personas. Los tipos de
clústeres, 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
clústeres pueden clasificarse según sus características:
- HPCC (High Performance Computing Clusters: clústeres de alto rendimiento).
- HA o HACC (High Availability Computing Clusters: clústeres de alta disponibilidad).
- HT o HTCC (High Throughput Computing Clusters: clústeres de alta eficiencia).
Alto rendimiento: Son clústeres 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 clúster por largos periodos de tiempo.
Alta disponibilidad: Son clústeres cuyo
objetivo de diseño es el de proveer disponibilidad y confiabilidad. Estos
clústeres 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 clústeres 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 clúster no es considerado un gran problema.
Los clústeres pueden
también clasificar en:
- Clústeres de IT comerciales (de alta disponibilidad y alta eficiencia)
- Clústeres científicos (de alto rendimiento).
A pesar de las
discrepancias a nivel de requisitos de las aplicaciones, muchas de las
características de las arquitecturas de hardware y software, que están por
debajo de las aplicaciones en todos estos clústeres, son las mismas. Más aún,
un clúster de determinado tipo, puede también presentar características de los
otros.
Componentes de un clúster
En general, un clúster
necesita de varios componentes de software y hardware para poder funcionar:
- Nodos
- Almacenamiento
- Sistemas operativos
- Conexiones de red
- Middleware
- Protocolos de comunicación y servicios
- Aplicaciones
- Ambientes de programación paralela
