Co to jest klaster?

Wielu osobom komputer służy jedynie do sprawdzania poczty i mediów społecznościowych oraz wykonywania podstawowych zadań biurowych. Jeśli to jest twoje obciążenie pracą, nie potrzebujesz dużej mocy obliczeniowej. Cienki i lekki laptop może szybko obsłużyć Twoje potrzeby związane z przetwarzaniem. Urządzenia te mogą mieć procesory, które wymagają tak małej mocy, że nie potrzebują nawet wentylatora do aktywnego chłodzenia. Jednak wiele zadań wymaga większej mocy.

Na przykład komputery do gier mają zwykle znacznie więcej chłodzenia procesora, zwłaszcza GPU, ponieważ potrzebują więcej mocy, a tym samym więcej chłodzenia. Inne zadania wymagają jeszcze większej mocy obliczeniowej, potencjalnie wymagającej znacznie większej mocy obliczeniowej, niż można zmieścić w gigantycznej obudowie komputera.

Istnieje kilka opcji umożliwiających obsłużenie rozległych wymagań dotyczących przetwarzania. Cały sprzęt można połączyć tak blisko, jak to możliwe, aby stworzyć pojedynczy superkomputer. Jeśli obciążenie pracą jest wystarczająco różne, można wykonać „przetwarzanie sieciowe”, w którym różne komputery przydzielają zadania, a następnie zwracają wynik. Superkomputery są bardzo drogie w budowie i eksploatacji oraz wymagają specjalistycznego lub nawet dostosowanego oprogramowania, aby dobrze wykorzystać ich teoretyczną wydajność.

W szczególności koszt początkowy jest znaczny, ponieważ ich modernizacja z czasem może być dość trudna ze względu na wysoce zintegrowany charakter. Przetwarzanie sieciowe jest znacznie tańsze, ale działa dobrze tylko w przypadku określonych obciążeń i ma wydajność ograniczoną przez dostępny sprzęt. Na przykład nie pomaga narysowanie siatki pół tuzina cienkich i lekkich laptopów.

Klastrowanie na środkowym poziomie

Rozwiązaniem pośrednim jest przetwarzanie klastrowe. Klaster komputerowy składa się z kilku różnych komputerów połączonych lokalnie przez szybką sieć i może być zarządzany jako grupa. Architektura klastra ma szereg zalet. Na przykład możesz dodać więcej komputerów do klastra, jeśli potrzebujesz większej mocy obliczeniowej. Różne komputery zwiększają również odporność na awarie, ponieważ jedna awaria komputera nie powoduje awarii całej grupy; po prostu zmniejsza moc obliczeniową.

Korzystanie z pakietu do zarządzania typu over-the-top umożliwia jednoczesne zarządzanie całym klastrem lub ukierunkowanie na poszczególne urządzenia. Może to być przydatne do zminimalizowania zduplikowanych przepływów pracy na wielu komputerach, nie eliminując przy tym możliwości częściowej aktualizacji klastra w celu zapewnienia stabilności. Pakiet do zarządzania nie może rozwiązać niektórych problemów, których nie można zrównoleglić. Jednak pełny wgląd w cały klaster i jego wydajność umożliwia lepsze zarządzanie obciążeniem niż grid.

Inną zaletą klastrów jest to, że mogą one mieć stosunkowo niskie koszty założenia. Zwykle sprzęt towarowy jest nabywany specjalnie w tym celu. Możliwość zakupu standardowego komputera lub serwera i dodania go do klastra oznacza, że ​​specjalistyczny sprzęt nie wiąże się z dodatkowymi kosztami. Możesz też wydać tyle, na ile pozwala budżet i dodać więcej np. w następnym kwartale.

Cykle aktualizacji niekoniecznie wymagają dodania identycznego sprzętu. Można podłączyć nowsze modele o większej mocy obliczeniowej. Można to również zrobić bez konieczności wymiany starych modeli. Takie podejście oznacza, że ​​nie trzeba wymieniać całego sprzętu w każdym cyklu aktualizacji. Jednak po kilku cyklach może się okazać, że warto wymienić starsze modele. Starsze modele będą mniej energooszczędne i mniej wydajne.

Do czego służą klastry?

Klastry komputerowe mogą być wykorzystywane do wielu zadań, a ich wydajność zależy od sprzętu. Na przykład grupę komputerów Raspberry Pi można połączyć w klaster, aby działały jako mały serwer sieciowy lub plikowy. Bardziej powszechnymi zastosowaniami byłyby duże centra danych pracujące lub przetwarzające obciążenia biznesowe lub naukowe. Są też miejsca pośrednie. Na przykład farma renderująca składająca się z kilku komputerów stacjonarnych jest również klastrem komputerowym.

Niektóre superkomputery z listy najszybszych superkomputerów TOP500 to klastry komputerowe. Jednym z przykładów jest japoński komputer K.

Wniosek

Komputer w klastrze to grupa wielu komputerów w jednej sieci LAN. Węzły w klastrze są zaprojektowane do współpracy w celu przetwarzania rozproszonych obciążeń. Komputery klastrowe różnią się od bardziej zintegrowanych superkomputerów monolitycznych. Jednak można je również sklasyfikować jako superkomputery, jeśli są wystarczająco wydajne. Przetwarzanie klastrowe różni się również od przetwarzania sieciowego, które wykorzystuje bardziej rozproszoną geograficznie moc obliczeniową. Przetwarzanie klastrowe oferuje wysoką dostępność, skalowalność i zalety zarządzania w porównaniu z niektórymi alternatywami dla obliczeń o wysokiej wydajności. Jakie są Twoje myśli? Daj mi znać w komentarzach.