¿Qué es un clúster?

Mucha gente solo tiene una computadora para revisar el correo electrónico y las redes sociales y para realizar tareas básicas de oficina. Si esta es su carga de trabajo, no necesita mucha potencia de procesamiento. Una computadora portátil delgada y liviana puede manejar rápidamente sus necesidades de procesamiento. Estos dispositivos pueden tener procesadores que requieren tan poca energía que ni siquiera necesitan un ventilador para la refrigeración activa. Sin embargo, muchas cargas de trabajo necesitan más potencia que esa.

Por ejemplo, las computadoras para juegos tienden a tener mucho más enfriamiento para la CPU, especialmente la GPU, ya que necesitan más potencia y, por lo tanto, más enfriamiento. Otras tareas requieren aún más potencia de procesamiento, lo que potencialmente requiere una potencia de procesamiento significativamente mayor que la que puede caber en una carcasa de computadora gigante.

Para manejar requisitos de procesamiento extensos, hay algunas opciones. Todo el hardware se puede conectar lo más cerca posible para crear una sola supercomputadora. Si la carga de trabajo es lo suficientemente distinta, puede realizar "computación en cuadrícula", donde se asignan tareas a diferentes computadoras y luego devolver el resultado. Las supercomputadoras son muy costosas de construir y ejecutar y requieren software especializado o incluso personalizado para hacer un buen uso de su rendimiento teórico.

El costo inicial, en particular, es significativo, ya que puede ser bastante difícil de actualizar con el tiempo debido a su naturaleza altamente integrada. La computación en red es mucho más económica, pero solo funciona bien para cargas de trabajo específicas y tiene un rendimiento limitado por el hardware disponible. Por ejemplo, no ayuda dibujar una cuadrícula de media docena de computadoras portátiles delgadas y livianas.

Agrupación en el término medio

Un término medio es la computación en clúster. Un clúster de computadoras tiene varias computadoras diferentes conectadas localmente mediante redes de alta velocidad y se puede administrar como un grupo. La arquitectura de clúster tiene una variedad de beneficios. Por ejemplo, puede agregar más computadoras al clúster si necesita más potencia de procesamiento. Diferentes computadoras también agregan tolerancia a fallas, ya que una computadora que falla no derriba a todo el grupo; simplemente reduce su poder de procesamiento.

El uso de una suite de administración superior permite que todo el clúster se administre a la vez o que se dirija a dispositivos individuales. Esto puede ser útil para minimizar los flujos de trabajo duplicados en varias computadoras sin eliminar la capacidad de actualizar el clúster de manera gradual para garantizar la estabilidad. Una suite de administración no puede desglosar algunos problemas que no se pueden paralelizar. Sin embargo, tener una visión general completa de todo el clúster y su rendimiento le permite administrar la carga de trabajo mejor que una cuadrícula.

Otro beneficio de los clústeres es que pueden tener costos de instalación relativamente bajos. Por lo general, el hardware comercial se adquirirá explícitamente para este propósito. Poder comprar una computadora o un servidor estándar y agregarlo al clúster significa que no hay un costo adicional particular para el hardware especializado. También puede gastar tanto como lo permita el presupuesto y agregar más el próximo trimestre, por ejemplo.

Los ciclos de actualización ni siquiera necesitan necesariamente agregar hardware idéntico. Se pueden colocar modelos más nuevos con más potencia de procesamiento. Esto también se puede hacer sin tener que reemplazar los modelos antiguos. Este enfoque significa que no tiene que reemplazar todo el hardware en cada ciclo de actualización. Sin embargo, después de algunos ciclos, puede valer la pena reemplazar los modelos más antiguos. Los modelos más antiguos serán menos eficientes energéticamente y menos potentes.

¿Para qué se utilizan los clústeres?

Los clústeres de computadoras se pueden usar para muchas tareas, y su competencia depende del hardware. Por ejemplo, un grupo de computadoras Raspberry Pi podría agruparse para actuar como un pequeño servidor web o de archivos. Las aplicaciones más comunes serían los grandes centros de datos que trabajan o procesan cargas de trabajo comerciales o científicas. También hay términos medios. Por ejemplo, una granja de procesamiento que consta de unas pocas computadoras de escritorio también es un clúster de computadoras.

Algunas supercomputadoras en la lista TOP500 de las supercomputadoras más rápidas son clústeres de computadoras. La computadora K de Japón es un ejemplo.

Conclusión

Una computadora en clúster es un grupo de múltiples computadoras en una sola LAN. Los nodos en un clúster están diseñados para trabajar juntos para procesar cargas de trabajo distribuidas. Las computadoras de clúster son distintas de las supercomputadoras monolíticas más integradas. Sin embargo, también pueden clasificarse como superordenadores cuando son suficientemente potentes. La computación en clúster también se diferencia de la computación en cuadrícula, que utiliza una potencia de computación más distribuida geográficamente. La computación en clúster ofrece ventajas de alta disponibilidad, escalabilidad y administración sobre algunas alternativas para la computación de alto rendimiento. ¿Cuáles son tus pensamientos? Házmelo saber en los comentarios.