Cluster là khái niệm đã xuất hiện cách đây rất lâu, hệ thống sản xuất đầu tiên được thiết kế thành một Cluster là Burroughs B5700 vào giữa những năm 1960. Điều này cho phép tối đa bốn máy tính, mỗi máy tính có một hoặc hai bộ xử lý được kết hợp chặt chẽ với một hệ thống con lưu trữ ổ cứng chung để phân phối khối lượng công việc.
Contents
Cluster là gì?
Cluster là cụm máy tính hiệu năng cao là một dạng máy điện toán được kết nối qua mạng LAN (mạng cục bộ) để chúng có thể hoạt động như một máy đơn lẻ.
Cluster còn bao gồm nhiều những server riêng lẻ đã được liên kết sẵn và có thể hoạt động tích hợp trong cùng một hệ thống, những server nhỏ lẻ này sẽ giao tiếp với nhau với bên ngoài thông qua những thông tin đã được yêu cầu từ người dùng.
Một cụm máy tính giúp giải quyết các hoạt động phức tạp hiệu quả hơn với tốc độ xử lý nhanh hơn nhiều, tính toàn vẹn dữ liệu tốt hơn so với một máy tính duy nhất và chúng chỉ được sử dụng cho các ứng dụng quan trọng.
Các phương pháp Clustering đã xác định là HPC IAAS, HPC PAAS, đắt hơn và khó thiết lập và khó bảo trì hơn so với một máy tính. Tất nhiên là chi phí của nó cũng đắt hơn rất nhiều, không phải ai cũng có thể sở hữu được một cụm máy tính.
Một cụm máy tính được định nghĩa là việc bổ sung các quy trình để cung cấp xử lý quy mô lớn để giảm thời gian chết và dung lượng lưu trữ lớn hơn so với các máy trạm hoặc máy tính để bàn khác. Một số ứng dụng quan trọng của Máy tính cụm là Công cụ tìm kiếm Google, Mô phỏng động đất, Dự báo thời tiết…
Phân loại Cluster
Cụm có thể được phân thành hai loại đó là Open Cluster và Close Cluster.
Open Cluster: Tất cả các node trong Open Cluster đều là các IP cần thiết và có thể truy cập thông qua internet / web, điều này gây ra nhiều lo ngại về bảo mật hơn.
Close Cluster: Mặt khác, Đóng cụm được ẩn đằng sau node cổng và cung cấp bảo mật tốt hơn.
Các loại Cluster máy tính
Load-balancing clusters (Cụm cân bằng tải): Đúng như tên gọi, hệ thống này được sử dụng để phân phối khối lượng công việc trên nhiều máy tính. Hệ thống đó phân phối tải xử lý cực kỳ tốt trên một cụm máy tính.
High availability (HA) clusters (Cụm khả dụng cao (HA)): đây là nhóm máy tính có thể sử dụng nhằm mục tích tăng sự đáng tin cậy cho hoạt động dự phòng trong trường hợp lỗi node trong cụm máy tính.
High performance (cụm hiệu năng cao (HP)): Phương pháp mạng máy tính này sử dụng siêu máy tính và cụm máy tính để giải quyết các vấn đề tính toán nâng cao.
Ưu điểm của việc sử dụng cluster
Hiệu quả chi phí: Trong cụm máy tính thì hiệu quả chi phí là tỷ lệ chi phí so với đầu ra, đó là nhóm kết nối của máy tính với cụm máy tính rẻ hơn nhiều so với máy tính lớn.
Tốc độ xử lý: Tốc độ xử lý của cụm máy tính giống như máy tính lớn.
Khả năng mở rộng: Lợi ích tốt nhất của cụm máy tính là nó có thể được mở rộng dễ dàng bằng cách thêm máy trạm để bàn bổ sung vào hệ thống.
Tính sẵn có: Nếu bất kỳ node nào bị lỗi trong cụm máy tính, một node khác trong cụm tiếp tục cung cấp xử lý không bị gián đoạn. Khi một hệ thống máy tính lớn bị lỗi, toàn bộ hệ thống bị lỗi. Cái này nếu bạn nào đã hình dung ra cách hoạt động của một server thì sẽ rất dễ hình dung.
Thiết kế và cấu hình cluster
Một trong những vấn đề trong việc thiết kế một cluster là mức độ liên kết chặt chẽ của các node riêng lẻ. Ví dụ, một công việc máy tính có thể yêu cầu giao tiếp thường xuyên giữa các node: điều này ngụ ý rằng cluster chia sẻ một mạng chuyên dụng, có vị trí dày đặc và có thể có các node đồng nhất. Một thái cực khác là nơi một công việc máy tính sử dụng một hoặc một vài node và cần ít hoặc không có giao tiếp giữa các node, tiếp cận điện toán lưới.
Trong cluster Beowulf, các chương trình ứng dụng không thấy các nút tính toán (còn gọi là máy tính thứ cấp) mà chỉ tương tác với “Master” (máy chủ), một máy tính cụ thể xử lý việc lập lịch và quản lý thứ cấp. Trong một triển khai điển hình, Master có hai giao diện mạng, một giao tiếp với mạng Beowulf riêng cho các máy thứ cấp, còn lại cho mạng mục đích chung của tổ chức. Các máy tính thứ cấp thường có phiên bản riêng của cùng một hệ điều hành, bộ nhớ cục bộ và dung lượng ổ cứng.
Do sức mạnh của máy tính ngày càng tăng của mỗi thế hệ máy chơi game, một cách sử dụng mới đã xuất hiện khi chúng được chuyển thành cụm máy tính hiệu năng cao (HPC). Một số ví dụ về Cluster điều khiển trò chơi là Cluster Sony PlayStation và Cluster Microsoft Xbox. Một ví dụ khác về sản phẩm trò chơi tiêu dùng là Siêu máy tính cá nhân Nvidia Tesla, trong đó sử dụng nhiều chip xử lý tăng tốc đồ họa. Bên cạnh máy chơi game, card đồ họa cao cấp cũng có thể được sử dụng thay thế. Việc sử dụng card đồ họa (hay đúng hơn là GPU) để thực hiện các tính toán cho điện toán lưới sẽ tiết kiệm hơn rất nhiều so với sử dụng CPU, mặc dù ít chính xác hơn. Tuy nhiên, khi sử dụng các giá trị độ chính xác kép, chúng trở nên chính xác để hoạt động như CPU và vẫn ít tốn kém hơn về chi phí mua hàng.
Các cụm máy tính có lịch sử chạy trên các máy tính vật lý riêng biệt có cùng hệ điều hành. Với sự ra đời của sự ảo hóa máy tính, các nút cluster có thể chạy trên các máy tính vật lý riêng biệt với các hệ điều hành khác nhau được vẽ ở trên với một lớp ảo hóa để mọi thứ mô phỏng giống nhau. Cluster cũng có thể được ảo hóa trên các cấu hình khác nhau khi bảo trì diễn ra.
Một cluster sẽ mang lại nhiều lợi ích về mặt hiệu năng và tiện ích sử dụng đối với những người không quan tâm đến chi phí. Hiện nay Cluster được sử dụng rộng rãi và ứng dụng vào thực tế, các các node trong cluster dùng chung một nơi lưu trữ dữ liệu có thể sử dụng công nghệ SCSI (Small Computer System Interface) hay Storage Area Network (SAN) hay NAS.
Reply