Čo je klaster?

Mnoho ľudí používa počítač iba na kontrolu e-mailov a sociálnych médií a na vykonávanie základných kancelárskych úloh. Ak je toto vaše pracovné zaťaženie, nepotrebujete veľa výpočtového výkonu. Tenký a ľahký notebook dokáže rýchlo zvládnuť vaše potreby spracovania. Tieto zariadenia môžu mať procesory, ktoré vyžadujú tak málo energie, že na aktívne chladenie nepotrebujú ani ventilátor. Mnohé pracovné zaťaženia však potrebujú viac energie.

Napríklad herné počítače majú tendenciu mať oveľa viac chladenia CPU, najmä GPU, pretože potrebujú viac energie, a teda aj viac chladenia. Iné úlohy vyžadujú ešte väčší výpočtový výkon, potenciálne vyžadujúci výrazne vyšší výpočtový výkon, ako sa zmestí do obrovskej počítačovej skrine.

Na zvládnutie rozsiahlych požiadaviek na spracovanie existuje niekoľko možností. Všetok hardvér je možné prepojiť čo najtesnejšie a vytvoriť tak jeden superpočítač. Ak je pracovné zaťaženie dostatočne odlišné, môžete vykonať „grid computing“, kde sú rôznym počítačom pridelené úlohy a potom vrátiť výsledok. Superpočítače sú veľmi drahé na zostavenie a prevádzku a vyžadujú si špecializovaný alebo dokonca prispôsobený softvér na dobré využitie ich teoretického výkonu.

Predovšetkým počiatočné náklady sú značné, pretože môže byť dosť ťažké ich časom upgradovať s vysoko integrovanou povahou. Grid computing je oveľa lacnejší, ale funguje dobre len pre špecifické pracovné zaťaženie a jeho výkon je obmedzený dostupným hardvérom. Nepomôže napríklad zakresliť do mriežky pol tucta tenkých a ľahkých notebookov.

Zhlukovanie na strednej pôde

Strednou cestou je cluster computing. Počítačový klaster má niekoľko rôznych počítačov prepojených lokálne vysokorýchlostnou sieťou a možno ich spravovať ako skupinu. Klastrová architektúra má celý rad výhod. Napríklad, ak potrebujete väčší výpočtový výkon, môžete do klastra pridať viac počítačov. Rôzne počítače tiež zvyšujú odolnosť voči chybám, pretože jeden zrútený počítač nezlomí celú skupinu; len znižuje jeho výpočtový výkon.

Použitie balíka over-the-top správy umožňuje spravovať celý klaster naraz alebo zacieliť na jednotlivé zariadenia. To môže byť užitočné na minimalizáciu duplicitných pracovných tokov na viacerých počítačoch, pričom sa neodstráni možnosť postupného upgradovania klastra, aby sa zabezpečila stabilita. Manažérsky balík nedokáže vyriešiť niektoré problémy, ktoré sa nedajú paralelizovať. Úplný prehľad o celom klastri a jeho výkone mu však umožňuje zvládať pracovné zaťaženie lepšie ako grid.

Ďalšou výhodou klastrov je, že môžu mať relatívne nízke zriaďovacie náklady. Komoditný hardvér sa zvyčajne získava výslovne na tento účel. Možnosť kúpiť štandardný počítač alebo server a pridať ho do klastra znamená, že za špecializovaný hardvér nevznikajú žiadne zvláštne náklady. Môžete tiež minúť toľko, koľko vám rozpočet dovoľuje, a napríklad v nasledujúcom štvrťroku pridať ďalšie.

Upgradovacie cykly dokonca nemusia nevyhnutne pridávať rovnaký hardvér. Je možné zasunúť novšie modely s vyšším výpočtovým výkonom. Dá sa to urobiť aj bez výmeny starých modelov. Tento prístup znamená, že nemusíte vymieňať všetok hardvér v každom cykle aktualizácie. Po niekoľkých cykloch sa však môže stať, že sa oplatí úplne vymeniť staršie modely. Staršie modely budú menej energeticky efektívne a menej výkonné.

Na čo sa klastre používajú?

Počítačové klastre sa dajú použiť na mnohé úlohy, pričom ich odbornosť závisí od hardvéru. Napríklad skupina počítačov Raspberry Pi môže byť zoskupená, aby fungovala ako malý webový alebo súborový server. Bežnejšími aplikáciami by boli veľké dátové centrá pracujúce alebo spracúvajúce obchodné alebo vedecké pracovné zaťaženie. Existujú aj stredné cesty. Napríklad renderová farma pozostávajúca z niekoľkých stolových počítačov je tiež počítačový klaster.

Niektoré superpočítače v rebríčku TOP500 najrýchlejších superpočítačov sú počítačové klastre. Japonský počítač K je jedným z príkladov.

Záver

Klastrový počítač je skupina viacerých počítačov v jednej sieti LAN. Uzly v klastri sú navrhnuté tak, aby spolupracovali pri spracovaní distribuovaných pracovných zaťažení. Klastrové počítače sa líšia od integrovanejších monolitických superpočítačov. Ak sú však dostatočne výkonné, možno ich klasifikovať aj ako superpočítače. Cluster computing sa tiež líši od grid computingu, ktorý využíva viac geograficky distribuovaného výpočtového výkonu. Cluster computing ponúka výhody vysokej dostupnosti, škálovateľnosti a správy oproti niektorým alternatívam pre vysokovýkonné výpočty. Co si o tom myslis? Dajte mi vedieť v komentároch.