Clusters e Grids Computacionais

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escolhido, é necessário usar um software que permita a montagem do cluster. Ele será o responsável, entre outras coisas, pela divisão do processamento. Pode se afirmar que esse é um ponto crucial na montagem de Cluster. É preciso que o software trabalhe de uma forma na qual os erros e defeitos sejam identificados, oferecendo os meios necessários para providenciar reparos sem interromper as atividades correntes.

Os clusters podem ser usados para vários tipos de aplicações que exijam processamento pesado. Como exemplo podem ser citados previsões meteorológicas, simulações geotérmicas, renderização de efeitos especiais, simulações financeiras, distribuição de carga, biotecnologia, petroquímica, mineração de dados, processamento de imagens e servidores de música e jogos para a Internet.

Basicamente, todo e qualquer tipo de aplicação crítica, aquelas que não podem parar de funcionar e também aquelas que não podem perder dados podem fazer o uso das tecnologias de Cluster, configurados para não ficarem sujeitos a falhas graves. Desse modo, o cluster deve contar com aparelhos como nobreaks e geradores que garantam o funcionamento do sistema mesmo nos casos de queda de energia, além de meios de manutenção e detecção de falhas.

O desenvolvimento de sistemas computacionais paralelos tem usado os Clusters como uma das alternativas adotadas. No entanto, a configuração e manutenção deste tipo de arquitetura envolvem diversos fatores sendo simplificada pela existência de ferramentas específicas para cada tipo de problema, desde a instalação do sistema operacional, até a definição de ferramentas para a configuração, manutenção, monitoramento e também o escalonamento de tarefas.

2.1 Ferramentas para instalação, configuração e manutenção

OSCAR (Open Source Cluster Application Resources) - É um ambiente para a instalação, configuração e gerenciamento de clusters. Apresenta de forma integrada os recursos mais utilizados em cluster, disponibilizando a configuração automática de componentes, bem como a instalação eficiente do ambiente básico como sistema operacional e ferramentas de administração e operação.

FAI (Fully Automatic Installation) - é um conjunto de scripts e arquivos de configuração para instalação automatizada de sistema Debian Linux .

Replicator - outro recurso desenvolvido exclusivamente para sistemas Debian Linux, funcionando como um duplicador de instalação.

ALICE - é um sistema para SuSE Linux que permite instalar e configurar várias máquinas automaticamente com o mínimo possível de interação humana. Baseado em interfaces como syslinuxrc, YaST e suseconfig, além de instalar os sistema operacional, ALICE também pode criar grupos e usuários, ativar serviços, etc.

Kickstart - é um sistema desenvolvido para RedHat Linux que permite colocar todas as seleções que o usuário faria na instalação manual, como seleção da linguagem, partições, pacotes a serem instalados, etc, em um arquivo de configuração.

2.2 Ferramentas para monitoramento

Monitoramento é um processo que trabalha na apresentação do uso dos recursos de um Cluster. Ele pode ser realizado através de análises dos dados que são recolhidos dentro do sistema. Dessa maneira é possível coletar informações sobre a existência de nodos ociosos ou até mesmo com problemas, além do uso da rede, capacidade de processamento e pôr fim a quantidade de memória utilizada, permitindo dessa forma a tomada de decisões.

Hoje existe diversas ferramentas que permitem fazer a verificação do estado do ambiente de maneira intuitiva e simples. Alguns exemplos

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Ganglia - é uma ferramenta de monitoramento para os Clusters e também para os Grids desenvolvida de maneira distribuída escalável. Um módulo centralizador coleta e atualiza as informações, enquanto que cada nó mantém uma cópia do estado corrente do sistema. Os dados coletados podem ser visualizados graficamente através de uma interface Web. Com ele é possível monitorar qualquer tipo de informação, uma vez que o usuário pode definir métricas específica através de outra aplicação, além daquelas já coletadas pelo próprio sistema.

Parmon - é uma ferramenta comercial que possui uma arquitetura centralizada, sendo dividida em duas partes: a primeira é o servidor, que é o responsável por monitorar o nodo. A segunda é o cliente, onde é feita a centralização de todos os dados monitorados assim como também a sua visualização textual ou gráfica. Ele permite adquirir informações dos recursos do sistema de vários nodos, acompanhar processos, logs do sistema, e também a definição de eventos de alerta ao administrador. Além disso, é possível monitorar CPU, memória, rede e disco e executar comandos paralelos.

SCMS - tem como proposta monitorar de forma simples, eficaz e robusta Clusters de pequeno e médio porte através de uma arquitetura centralizada organizada em um módulo de monitoramento e, em um módulo de centralização, o qual faz o armazenamento dos dados monitorados e também atende as requisições dos clientes. A ferramenta permite monitorar o uso de memória, rede ,CPU e disco, além de fornecer informações úteis sobre a configuração dos nodos do Cluster.

RVision - foi criado com o objetivo de ser adaptável a diferentes Clusters, tendo uma arquitetura aberta e configurável. Possui uma interface para a comunicação de clientes com o núcleo da ferramenta. A arquitetura utilizada é centralizada.

2.3 Ferramentas para escalonamento

Pode se afirmar que a escalabilidade é um fator muito importante dentro dos ambientes Cluster, pois a configuração pode aumentar à medida que mais recursos estiverem disponíveis. Com o escalonamento de recursos o processamento executa de maneira eficiente, minimizando dessa forma o tempo de execução das tarefas e maximizando a utilização de recursos computacionais. Alguns exemplos de métodos de escalonamento:

Local - refere-se ao problema de atribuição de pedaços de tempo de um processador aos processos, é normalmente realizado pelo sistema operacional.

Global - define onde executar um processo, portanto mais aplicáveis aos sistemas distribuídos, divide se em:

Escalonamento