Clusters

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JUSTIFICATIVA

A crescente demanda por sistemas computacionais mais eficientes que, diante da carga de requisições, consiga garantir a disponibilidade de recursos, se tornou exigência preponderante em todos os ambientes que manipulam informações críticas. Aliado a isso, surge a busca por sistemas que consigam ser flexíveis o bastante que consigam suportar as mudanças e se adaptem às novas exigências que mudam a cada dia.

A proposta deste trabalho visa apresentar a computação em cluster como uma solução que supre todas as demandas relacionadas aos critérios de disponibilidade das informações, balanceamento de carga das requisições e ainda que seja expansível e adaptável às necessidades do usuário.

REQUISITOS DO PROJETO

A ideia de se ter um cluster é justificável a depender das necessidades da empresa, com certeza a sua implementação pode sair bem mais em conta do que comprar um supercomputador. Mas, será necessário avaliar toda estrutura para possível aquisição da tecnologia. Os nós dos clusters devem ser conectados por uma tecnologia de rede conhecida para fins de manutenção, como a Ethernet. Vale lembrar que a retirada de um nó ou a inserção do mesmo, deve ser feita sem causar instabilidade no cluster em funcionamento, do contrário, a ideia de cluster está equivocada e deverá ser reconsiderada. O cluster poderá conter computadores de baixo custo, medianos, a saber: desktops. Onde estes nós juntos poderão exercer funções que comparado a um supercomputador, sairia bem mais caro. Não há necessidade de que os hardwares sejam exatamente iguais em cada nó, em contrapartida é importante que cada nó (máquina) utilize o mesmo sistema operacional, para maior funcionalidade e gerenciamento do software que controla o cluster.

Todo cluster tem o seu nó mestre e é justamente no mesmo que o middleware é instalado. O middleware é responsável pela mediação do software com outras aplicações, está intimamente ligado ao sistema operacional, além de oferecer ao administrador uma interface para que possa configurar o cluster. A escalabilidade do cluster em adicionar um nó ou remover pode ser também um problema, no ponto de vista de espaço. É necessário um ambiente físico para que possa comportá-lo, o cluster tem como base rede local, logo, não se pode adicionar máquinas que estejam muito distantes geograficamente. Não há dificuldade em achar software livre para o gerenciamento do cluster, basicamente para se montar um cluster será necessário espaço, computadores, sistema operacional e o software apropriado, que pode ser encontrado como software livre.

CARACTERÍSTICAS

Os clusters podem ser classificados conforme as características necessárias à funcionalidade que deles se deseja obter. Para construção de uma plataforma em cluster, por incrível que pareça, utilizam-se componentes comuns, tanto de hardware, quanto de software. São eles:

Hardware

Cluster de PCs ou Pilha de PCs: cluster composto de computadores pessoais interligados em rede, tendo propriedade de cluster dedicado ou não dedicado.

- Cluster dedicado: recursos dos nós do cluster utilizados para efetuar apenas os processamentos requisitados.

- Cluster não dedicado: recursos dos nós do cluster utilizados na ociosidade das estações de trabalho, ou seja, quando não estiverem sendo utilizados pelo usuário, por meio de pontos de verificação, balanceamento e migração de processos.

Cluster de Workstations: cluster composto de computadores pessoais completos (com teclado, monitor, mouse), conectados em rede, tendo propriedade de cluster não dedicado.

Cluster de SMPs: clusters compostos por diversos processadores interligados entre si por meio de uma única memória e de um único sistema operacional, sendo possível compartilhar todos os recursos computacionais disponíveis (discos, placas de rede, impressoras etc.) entre os processadores, formando uma única e grande máquina, com alta capacidade de processamento, devido ao número de processadores disponíveis. É possível denomina-los “clusters comerciais”, de processamento dedicado com arquitetura de compartilhamento total, empregados em servidores de pequeno porte, tais como os fabricados pela IBM, HP, Cray, entre outros.

Software

Em clusters o sistema operacional é o principal sistema, podem ser utilizados sistemas operacionais de código aberto (Linux) ou proprietário (Windows), e através dele o sistema deve garantir o funcionamento primordial das seguintes tarefas:

•Controle de recursos: Nessa tarefa o sistema operacional realiza um controle de entrada e saída de cada nó do cluster envolvido na realização da tarefa, e assim, garantir a consistência dos dados executados.

•Monitoração: Tarefa responsável por verificar a disponibilidade de cada nó do cluster, assim como a quantidade de carga que cada nó poderá receber.

•Contabilidade: Essa tarefa funciona como um medidor de desempenho do cluster seja ela, para calcular custos da operação ou até mesmo medir desempenho.

•Consulta: Nesta tarefa o sistema operacional armazena em fila de prioridades todos os processos que serão executados, levando em consideração as tarefas executadas por diferentes níveis de usuários.

•Planificação: Funciona como um planejador, e é através dele que o sistema operacional organiza da melhor maneira quais tarefas serão distribuídas entre os nós do cluster.

• Memória Virtual (Swap): Memória utilizada para gerenciar o uso de programas que exijam mais memória do que a RAM possa fornecer. Através da memória virtual, é alocada uma área em disco e assim evitar que programas travem por falta de recursos.

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OBJETIVOS

O objetivo geral desse artigo é fazer com que o conceito de cluster seja entendido, bem como a descrição