Computação em cluster

Introdução

Este artigo tem por finalidade dar ao leitor uma visão mais integrada do que vem a ser a computação em cluster e como esta a cada dia vem crescendo no mercado mundial, espero que seja do seu inteiro agrado e que ajude na percepção da importância desta tecnologia.

O que é um Cluster?

Na sua forma mais básica um cluster é um sistema que compreende dois ou mais computadores ou sistemas (denominados nodos) na qual trabalham em conjunto para executar aplicações ou realizar outras tarefas, de tal forma para que os usuários que os utilizam tenham a impressão que somente um único sistema responde para eles, criando assim uma ilusão de um recurso único (computador virtual). Este conceito é denominado transparência do sistema. Como características fundamentais para a construção destas plataformas inclui-se elevação da: confiança, distribuição de carga e performance.

Tipos de Clusters

Clusters ou combinações de clusters são usados quando os conteúdos são críticos ou quando os serviços têm que estar disponíveis e/ou processados o quanto mais rápido possível. Internet Service Providers (provedores de Internet) ou sites de comércio eletrônico freqüentemente requerem alta disponibilidade e balanceamento de carga de forma escalável. Os clusters paralelos têm uma importante participação na indústria cinematográfica para renderização de gráficos de altíssima qualidade e animações, relembrando que o Titanic foi renderizado dentro desta plataforma nos laboratórios da Digital Domain. Os clusters Beowulf são usados na ciência, engenharia e finanças para atuarem em projetos de desdobramento de proteínas, dinâmica de fluídos, redes neurais, analise genética, estatística, economia, astrofísica dentre outras. Pesquisadores, organizações e empresas estão utilizando os clusters porque necessitam de incrementar sua escalabilidade, gerenciamento de recursos, disponibilidade ou processamento a nível supercomputacional a um preço disponível.

High-Availability (HA) ou Failover Clusters

Figura 1: Cluster de Alta Disponibilidade.

Os computadores possuem uma forte tendência a parar quando menos você espera, principalmente num momento em que você mais necessita dele. É raro não encontrar um administrador que nunca recebeu um telefonema no meio da madrugada com a triste notícia que o sistema de missão critica ficou fora ar, ou seja, não tem jeito você tem que ir e resolver o problema.

A Alta Disponibilidade está ligada diretamente a nossa crescente dependência aos computadores, pois agora eles possuem um papel crítico principalmente em empresas cuja maior funcionalidade é exatamente a oferta de algum serviço computacional, como e-business, notícias, sites web, banco de dados, dentre outros.

Um cluster de Alta Disponibilidade visa manter a disponibilidade dos serviços prestados por um sistema computacional replicando serviços e servidores, através da redundância de hardware e reconfiguração de software. Vários computadores juntos agindo como um só, cada um monitorando os outros e assumindo seus serviços caso algum deles venham a falhar. A complexidade do sistema deve estar no software que deve se preocupar em monitorar outras máquinas de uma rede, saber que serviços estão sendo executados, quem os está executando, e o que como proceder em caso de uma falha. Perdas na performance ou na capacidade de processamento são normalmente aceitáveis; o objetivo principal é não parar. Existem algumas exceções, como sistemas de tempo real e de missão crítica.

A tolerância a falhas é conseguida através de hardware, como sistemas raid, fontes e placas redundantes, sistemas rede totalmente ligados para prover caminhos alternativos na quebra de um link.