Arquitectura del computador clusters
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El documento describe los clusters, que son conjuntos de computadoras conectadas en red que actúan como una sola computadora más potente. Los clusters permiten incrementar la capacidad de cálculo al sumar el potencial de cada computadora, resultando más económico que una sola computadora muy potente. Los componentes clave de un cluster incluyen nodos, almacenamiento, software de enlace y aplicaciones paralelas.
Arquitectura del computador clusters
- 1. ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR “CLUSTERS” #LUIS FRANCISCO DEL ROSARIO FARIA
- 2. Definicion - Cluster En el ámbito de la informática, cluster se emplea con diversos sentidos. Se llama cluster al conjunto o conglomerado de computadoras (ordenadores) que se relacionan entre sí a través de una red de alta velocidad, actuando como una unidad (es decir, como una sola computadora).
- 3. Cuando muchas computadoras trabajan como un cluster, se multiplica la capacidad de cálculo, lo cual permite a estos equipos adquirir una mayor potencia. El potencial individual de cada equipo, por lo tanto, se suma y así el cluster funciona como una especie de súper computadora. Lo que hace un cluster, en definitiva, es incrementar el rendimiento. Por lo general resulta más económico unir varias computadoras en un cluster que contar con un único equipo con una capacidad de cálculo similar.
- 4. La tecnología de clústeres ha evolucionado en apoyo de actividades que van desde aplicaciones de supercómputo y software para aplicaciones críticas, servidores web y comercio electrónico, hasta bases de datos de alto rendimiento, entre otros usos. El cómputo con clústeres surge como resultado de la convergencia de varias tendencias actuales que incluyen la disponibilidad de microprocesadores económicos de alto rendimiento y redes de alta velocidad, el desarrollo de herramientas de software para cómputo distribuido de alto rendimiento, así como la creciente necesidad de potencia computacional para aplicaciones que la requieran.
- 5. Los clústeres son usualmente empleados para mejorar el rendimiento y/o la disponibilidad por encima de la que es provista por un solo computador típicamente siendo más económico que computadores individuales de rapidez y disponibilidad comparables.
- 6. De un clúster se espera que presente combinaciones de los siguientes servicios: Alto rendimiento Alta disponibilidad Balanceo de carga Escalabilidad
- 7. Para que un clúster funcione como tal, no basta solo con conectar entre sí los ordenadores, sino que es necesario proveer un sistema de manejo del clúster, el cual se encargue de interactuar con el usuario y los procesos que corren en él para optimizar el funcionamiento. La construcción de los ordenadores del clúster es más fácil y económica debido a su flexibilidad: pueden tener todos la misma configuración de hardware y sistema operativo (clúster homogéneo), diferente rendimiento pero con arquitecturas y sistemas operativos similares (clúster semihomogéneo), o tener diferente hardware y sistema operativo (clúster heterogéneo), lo que hace más fácil y económica su construcción.
- 8. Historia El origen del término y del uso de este tipo de tecnología es desconocido pero se puede considerar que comenzó a finales de los años cincuenta y principios de los sesenta. La base formal de la ingeniería informática cree que la metodología de proveer un medio de hacer trabajos paralelos de cualquier tipo fue inventado posiblemente por Gene Amdahl de IBM, que en 1967 publicó lo que ha llegado a ser considerado como el "white paper" inicial de procesamiento paralelo: la Ley de Amdahl que describe matemáticamente el aceleramiento que se puede esperar paralelizando cualquier otra serie de tareas realizadas en una arquitectura paralela.
- 9. En consecuencia, la historia de los primeros grupos de computadoras está más o menos directamente ligado a la historia de principios de las redes, como una de las principales motivaciones para el desarrollo de una red para enlazar los recursos de computación, de hecho la creación de un clúster de computadoras.
- 10. Las aplicaciones paralelas escalables requieren: buen rendimiento, baja latencia, comunicaciones que dispongan de gran ancho de banda, redes escalables y acceso rápido a archivos. Un clúster puede satisfacer estos requisitos usando los recursos que tiene asociados a él. Los clústeres ofrecen las siguientes características a un costo relativamente bajo: Alto rendimiento Alta disponibilidad Alta eficiencia Escalabilidad La tecnología clúster permite a las organizaciones incrementar su capacidad de procesamiento usando tecnología estándar, tanto en componentes de hardware como de software que pueden adquirirse a un costo relativamente bajo. Beneficios de la tecnología clúster
- 11. El término clúster tiene diferentes connotaciones para diferentes grupos de personas. Los tipos de clústeres, establecidos de acuerdo con el uso que se dé y los servicios que ofrecen, determinan el significado del término para el grupo que lo utiliza. Los clústeres pueden clasificarse según sus características: HPCC (High Performance Computing Clusters: clústeres de alto rendimiento). HA o HACC (High Availability Computing Clusters: clústeres de alta disponibilidad). HT o HTCC (High Throughput Computing Clusters: clústeres de alta eficiencia). Clasificación de los clústers
- 12. Alto rendimiento: Son clústeres en los cuales se ejecutan tareas que requieren de gran capacidad computacional, grandes cantidades de memoria, o ambos a la El llevar a cabo estas tareas puede comprometer los recursos del clúster por periodos de tiempo. Alta disponibilidad: Son clústeres cuyo objetivo de diseño es el de proveer disponibilidad y confiabilidad. Estos clústeres tratan de brindar la máxima disponibilidad de los servicios que ofrecen. La confiabilidad se provee mediante software que detecta fallos y permite recuperarse frente a los mismos, mientras en hardware se evita tener un único punto de fallos. Alta eficiencia: Son clústeres cuyo objetivo de diseño es el ejecutar la mayor cantidad de tareas en el menor tiempo posible. Existe independencia de datos entre las tareas individuales. El retardo entre los nodos del clúster no es considerado un gran problema.
- 13. Componentes de un clúster En general, un clúster necesita de varios componentes de software y hardware para poder funcionar: nodos almacenamiento sistemas operativos conexiones de red middleware protocolos de comunicación y servicios aplicaciones ambientes de programación paralela
- 14. middleware es un software que generalmente actúa entre el sistema operativo y las aplicaciones con la finalidad de proveer a un clúster Una interfaz única de acceso al sistema, denominada SSI (Single System Image), la cual genera la sensación al de que utiliza un único ordenador muy potente; Herramientas para la optimización y mantenimiento del sistema y debe poder detectar automáticamente nuevos conectados al clúster para proceder a su utilización.
- 15. Sistemas de clústeres implementados Google Durante el año 2003, el clúster Google llegó a estar conformado por más de 1,5 millones de computadores personales. Una consulta en Google lee en promedio cientos de megabytes y consume algunos billones de ciclos de CPU. Beowulf En 1994, Donald Becker y Thomas Sterling construyeron la primera Beowulf. Fue construida con 16 computadores personales con procesadores Intel DX4 de 100 MHz, que estaban conectados a través de un switch Ethernet. El rendimiento teórico era de 3,2 GFlops.