クラスタとは

多くの人は、電子メールやソーシャルメディアをチェックしたり、基本的なオフィスタスクを実行したりするためだけにコンピューターを使用しています。これがワークロードである場合、多くの処理能力は必要ありません。薄くて軽いラップトップは、処理のニーズにすばやく対応できます。これらのデバイスには、アクティブな冷却用のファンさえも必要としないほど電力をほとんど必要としないプロセッサが搭載されている場合があります。ただし、多くのワークロードはそれよりも多くの電力を必要とします。

たとえば、ゲーム用コンピューターは、より多くの電力を必要とするため、より多くの冷却が必要になるため、CPU、特に GPU に対してより多くの冷却が必要になる傾向があります。他のタスクにはさらに多くの処理能力が必要であり、巨大なコンピューターケースに収まるよりもはるかに多くの処理能力が必要になる可能性があります。

広範な処理要件を処理するには、いくつかのオプションがあります。すべてのハードウェアを可能な限り密接に接続して、単一のスーパーコンピューターを作成できます。ワークロードが十分に異なる場合は、さまざまなコンピューターにタスクを割り当てて結果を返す「グリッドコンピューティング」を実行できます。スーパーコンピューターの構築と実行には非常に費用がかかり、理論上のパフォーマンスを十分に活用するには、専用のソフトウェアやカスタマイズされたソフトウェアが必要です。

特に、高度に統合された性質により、時間の経過とともにアップグレードするのがかなり困難になる可能性があるため、初期費用は重要です. グリッドコンピューティングははるかに安価ですが、特定のワークロードに対してのみ適切に機能し、使用可能なハードウェアによってパフォーマンスが制限されます。たとえば、6 台の薄くて軽いラップトップを格子状に並べても役に立ちません。

中間地点でのクラスタリング

妥協点はクラスターコンピューティングです。コンピュータクラスタには、高速ネットワークによってローカルに接続された複数の異なるコンピュータがあり、グループとして管理できます。クラスタアーキテクチャには、さまざまな利点があります。たとえば、より多くの処理能力が必要な場合は、クラスターにコンピューターを追加できます。1 台のコンピューターがクラッシュしてもグループ全体がダウンするわけではないため、別のコンピューターでもフォールトトレランスが追加されます。処理能力が低下するだけです。

オーバーザトップ管理スイートを使用すると、クラスター全体を一度に管理したり、個々のデバイスをターゲットにしたりできます。これは、安定性を確保するためにクラスターを段階的にアップグレードする機能を排除せずに、複数のコンピューターで重複するワークフローを最小限に抑えるのに役立ちます。管理スイートは、並列化できないいくつかの問題を分解することはできません。ただし、クラスター全体とそのパフォーマンスの完全な概要を把握することで、グリッドよりもワークロードを適切に管理できます。

クラスターのもう 1 つの利点は、セットアップコストを比較的低く抑えることができることです。通常、コモディティハードウェアは、目的のために明示的に取得されます。標準のコンピューターまたはサーバーを購入してクラスターに追加できるということは、特殊なハードウェアに特別な追加費用がかからないことを意味します。たとえば、予算が許す限り支出して、次の四半期にさらに追加することもできます。

アップグレードサイクルでは、必ずしも同一のハードウェアを追加する必要さえありません。より処理能力の高い新しいモデルを組み込むことができます。これは、古いモデルを交換する必要なく行うこともできます。このアプローチは、アップグレードサイクルごとにすべてのハードウェアを交換する必要がないことを意味します。ただし、数サイクル後、古いモデルを完全に交換する価値があるかもしれません. 古いモデルは、エネルギー効率が低く、出力も低くなります。

クラスタは何に使用されますか?

コンピュータークラスターは多くのタスクに使用でき、その習熟度はハードウェアによって異なります。たとえば、Raspberry Pi コンピューターのグループをクラスター化して、小さな Web サーバーまたはファイルサーバーとして機能させることができます。より一般的なアプリケーションは、ビジネスや科学のワークロードを処理または処理する大規模なデータセンターです。中間地点もあります。たとえば、数台のデスクトップコンピューターで構成されるレンダリングファームもコンピュータークラスターです。

最速のスーパーコンピューターの TOP500 リストにある一部のスーパーコンピューターは、コンピュータークラスターです。日本の「京」はその一例です。

結論

クラスターコンピューターは、1 つの LAN 上の複数のコンピューターのグループです。クラスター内のノードは、連携して分散ワークロードを処理するように設計されています。クラスターコンピューターは、より統合されたモノリシックスーパーコンピューターとは異なります。ただし、十分に強力な場合は、スーパーコンピューターとして分類することもできます。クラスタコンピューティングは、地理的に分散したコンピューティング能力を利用するグリッドコンピューティングとも異なります。クラスタコンピューティングは、ハイパフォーマンスコンピューティングのいくつかの代替手段よりも高い可用性、スケーラビリティ、および管理上の利点を提供します。あなたの考えは何ですか？コメントで教えてください。