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
Alta Disponibilidade (High Availability (HA) and Failover), estes modelos de clusters são construídos para prover uma disponibilidade de serviços e recursos de forma ininterruptas através do uso da redundância implícitas ao sistema. A idéia geral é que se um nó do cluster vier a falhar (failover), aplicações ou serviços possam estar disponíveis em outro nó. Estes tipos de cluster são utilizados para base de dados de missões críticas, correio, servidores de arquivos e aplicações.
Balanceamento de carga (Load Balancing), este modelo distribui o tráfego entrante ou requisições de recursos provenientes dos nodos que executam os mesmos programas entre as máquinas que compõem o cluster. Todos os nodos estão responsáveis em controlar os pedidos. Se um nó falhar, as requisições são redistribuídas entre os nós disponíveis no momento. Este tipo de solução é normalmente utilizado em fazendas de servidores de web (web farms).
Combinação HA & Load Balancing, como o próprio nome diz combina as características dos dois tipos de cluster, aumentando assim a disponibilidade e escalabilidade de serviços e recursos. Este tipo de configuração de cluster é bastante utilizado em servidores de web, mail, news ou ftp.
Processamento Distribuído ou Processamento Paralelo, este modelo de cluster aumenta a disponibilidade e performance para as aplicações, particularmente as grandes tarefas computacionais. Uma grande tarefa computacional pode ser dividida em pequenas tarefas que são distribuídas ao redor das estações (nodos), como se fosse um supercomputador massivamente paralelo. É comum associar este tipo de cluster ao projeto Beowulf da NASA. Estes clusters são usados para computação cientifica ou análises financeiras, tarefas típicas para exigência de alto poder de processamento.Razões para utilização de um Cluster
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.
