Vad är ett kluster?

Många människor bara en dator för att kontrollera e-post och sociala medier och för att utföra grundläggande kontorsuppgifter. Om detta är din arbetsbelastning behöver du inte mycket processorkraft. En tunn och lätt bärbar dator kan snabbt hantera dina bearbetningsbehov. Dessa enheter kan ha processorer som kräver så lite ström att de inte ens behöver en fläkt för aktiv kylning. Många arbetsbelastningar behöver dock mer kraft än så.

Till exempel tenderar speldatorer att ha mycket mer kylning för CPU:n, särskilt GPU:n, eftersom de behöver mer kraft och därför mer kylning. Andra uppgifter kräver ännu mer processorkraft, vilket potentiellt kräver betydligt mer processorkraft än vad som kan passas in i ett gigantiskt datorhölje.

För att hantera omfattande bearbetningskrav finns det några alternativ. All hårdvara kan kopplas så nära som möjligt för att skapa en enda superdator. Om arbetsbelastningen är tillräckligt distinkt kan du utföra "grid computing", där olika datorer tilldelas uppgifter och sedan returnera resultatet. Superdatorer är mycket dyra att bygga och köra och kräver specialiserad eller till och med skräddarsydd programvara för att dra nytta av deras teoretiska prestanda.

Särskilt förskottskostnaden är betydande eftersom de kan vara ganska svåra att uppgradera över tid med den mycket integrerade naturen. Grid computing är mycket billigare men fungerar bara bra för specifika arbetsbelastningar och har prestanda begränsad av den tillgängliga hårdvaran. Det hjälper till exempel inte att rita in ett rutnät av ett halvdussin tunna och lätta bärbara datorer.

Klustring på mellanlandet

En medelväg är klusterberäkning. Ett datorkluster har flera olika datorer anslutna lokalt via höghastighetsnätverk och kan hanteras som en grupp. Klusterarkitekturen har en rad fördelar. Du kan till exempel lägga till fler datorer i klustret om du behöver mer processorkraft. Olika datorer lägger också till feltolerans, eftersom en dator som kraschar inte tar ner hela gruppen; det minskar bara dess processorkraft.

Genom att använda en over-the-top hanteringssvit kan hela klustret hanteras på en gång eller rikta in sig på enskilda enheter. Detta kan vara användbart för att minimera duplicerade arbetsflöden över flera datorer samtidigt som det inte eliminerar möjligheten att uppgradera klustret på ett bitvis sätt för att säkerställa stabilitet. En hanteringssvit kan inte bryta ner vissa problem som inte kan parallelliseras. Men att ha full överblick över hela klustret och dess prestanda gör det möjligt för det att hantera arbetsbelastningen bättre än vad ett rutnät kan.

En annan fördel med kluster är att de kan ha relativt låga etableringskostnader. Normalt kommer råvaruhårdvara att förvärvas explicit för ändamålet. Att kunna köpa en vanlig dator eller server och lägga till den i klustret innebär att det inte finns någon extra kostnad för specialiserad hårdvara. Du kan också spendera så mycket som budgeten tillåter och lägga till mer nästa kvartal, till exempel.

Uppgraderingscykler behöver inte ens lägga till identisk hårdvara. Nyare modeller med mer processorkraft kan sättas in. Detta kan också göras utan att behöva byta ut de gamla modellerna. Detta tillvägagångssätt innebär att du inte behöver byta ut all hårdvara varje uppgraderingscykel. Efter några cykler kan det dock bli värt att direkt byta ut äldre modeller. Äldre modeller kommer att vara mindre energieffektiva och mindre kraftfulla.

Vad används kluster till?

Datorkluster kan användas för många uppgifter, med deras skicklighet beroende på hårdvaran. Till exempel kan en grupp Raspberry Pi-datorer klustras för att fungera som en liten webb- eller filserver. Vanligare applikationer skulle vara stora datacenter som arbetar eller bearbetar affärs- eller vetenskapliga arbetsbelastningar. Det finns också medelvägar. Till exempel är en renderfarm som består av ett fåtal stationära datorer också ett datorkluster.

Vissa superdatorer i TOP500-listan över snabbaste superdatorer är datorkluster. Japans K-dator är ett exempel.

Slutsats

En klusterdator är en grupp av flera datorer på ett enda LAN. Noder i ett kluster är utformade för att arbeta tillsammans för att bearbeta distribuerade arbetsbelastningar. Klusterdatorer skiljer sig från mer integrerade monolitiska superdatorer. Men de kan också klassas som superdatorer när de är tillräckligt kraftfulla. Cluster computing skiljer sig också från grid computing som utnyttjar mer geografiskt fördelad datorkraft. Cluster computing erbjuder hög tillgänglighet, skalbarhet och hanteringsfördelar jämfört med vissa alternativ för högpresterande datorer. Vad är dina tankar? Låt mig veta i kommentarerna.