CLUSTERS: Aplicações e Infraestrutura

ANY CAROLINY SOUZA SILVA | 26 JUL 2019

As aplicações são diversas, incluindo, principalmente pesquisas científicas, fins militares, aplicações na área da saúde, astronomia e desenvolvimento de projetos de Inteligência Artificial e análise de dados. A ideia de clustering é uma maneira de baratear os custos de projetos que demandam muito processamento, funcionando como uma alternativa aos supercomputadores que exigem muito mais investimento, por isso, universidades e ambientes empresariais de pequeno porte podem fazer o uso de clusters em procedimentos mais complexos.

Imagem - Uso dos recursos de um clustering em diversas aplicações.

Fonte: hkbu.ai

Em termos de infraestrutura, a comunicação entre os nós é exercida a partir de uma tecnologia de rede padrão. Os padrões Ethernet (Gigabit Ethernet, Fast Ethernet, etc) são muito utilizados por serem mais comuns e, portanto, melhor suportados e menos custosos. Mas há outras opções viáveis, entre elas, o Myrinet e o InfiniBand, ambos com características bastante apropriadas para clustering.

No caso dos nós estarem no mesmo ambiente físico do nó central é importante que os nós secundários possuam o mesmo sistema operacional. Esta homogeneidade é importante para diminuir a complexidade de configuração e manutenção do sistema, e garantir que os procedimentos rotineiros ao cluster, como monitoramento, distribuição de tarefas e controle de recursos sejam executados de maneira uniforme.

Existem dois tipos de nós em um cluster: dedicados ou não dedicados. No primeiro caso,

cada nó incluso no cluster opera exclusivamente para ele, assim,

dispositivos como teclados e monitores se tornam dispensáveis,

e caso seja necessário acessar uma máquina em particular, é possível fazê-lo via terminal,

a partir do nó principal, por exemplo. No segundo caso, o nó não trabalha apenas para

cluster e, inclusive, não necessita estar no mesmo ambiente físico que ele.

Tratando-se do software, o cluster faz o uso de um elemento que faz o papel de middleware: trata-se de um sistema que permite o controle do cluster em si e, portanto, está intimamente ligado ao sistema operacional. Em um middleware usado na integração de ambientes heterogêneos e distribuídos, são necessárias camadas de software que possibilitam:

Comunicação entre plataformas e aplicações;
• Uso de protocolos bem definidos e abertos;
• Utilização em múltiplas plataformas;
• Recuperação de dados e consolidação a partir de múltiplas fontes;
• Fornecimento de acesso a tecnologias distintas.

É o middleware que lida, por exemplo, com as bibliotecas que fazem toda a comunicação do cluster – uma delas é o padrão MPI (Message Passing Interface). Além de trabalhar com o gerenciamento do cluster, o middleware oferece uma interface para que um administrador possa configurar o cluster, ferramentas para manutenção e otimização, recursos de monitoramento e assim por diante.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

https://www.hardware.com.br/livros/hardware-manual/supercomputadores-clusters.html

https://www.underti.com.br/sistema-cluster-saiba-como-funciona/

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