Sistemas Distribuidos

Tecnologia de cluster

Cluster ou clustering é o nome dado a um sistema que relaciona dois ou mais computadores para que eles trabalhem juntos com a intenção de processar uma tarefa. Estes computadores dividem entre si as atividades de processamento e executam este trabalho de maneira simultânea. Todo computador que faz parte de cluster recebe o nome de nó ou node, teoricamente não existe limite Máximo de nós, mas independentemente da quantidade de máquinas que compõe o cluster, ele deve ser transparente, deve ser visto pelo usuário ou por outro sistema que necessita deste processamento como um único computador, os computadores ou nós do cluster como são chamados, devem ser conectados por uma rede conhecida como a ethernet, por exemplo, para facilitar a manutenção e o controle de custos. É muito importante que o padrão adotado permita incluir e retirar nós com o cluster em funcionamento, caso contrario toda vez que fossem incluir ou retirar um nó iria parar toda a aplicação que estivesse sendo executada no momento pelo cluster.

A computação em cluster é uma solução viável, pois os nós podem ser computadores simples com o desempenho mediano, juntos eles configuram um sistema de processamento com capacidade suficiente para dar conta de determinadas aplicações que se fossem executadas e super computadores ou serviços sofisticados exigiriam investimentos muito maiores, para manter um cluster funcionando os hardwares das maquinas não precisam ser exatamente iguais, mais é importante que todas elas tenham o mesmo sistema operacional para que o software que controla o cluster consiga gerenciar todos os computadores que o integram.

Funcionamento básico do cluster

Para fazer um cluster funcionar pode-se usar máquinas construídas especificamente para funcionar como nós. Neste caso, os computadores teriam apenas dispositivos de hardware imprescindíveis ao cluster ou é possível utilizar computadores "convencionais", como desktops para fins domésticos ou para uso em escritório, assim as empresas podem usar maquinas que foram substituídas por novas para fazer o cluster e assim economizar com servidores. Os nós podem ainda não ser dedicados ou dedicados. Quando não dedicados cada computador que faz parte do cluster não trabalha exclusivamente nele. Já o dedicado o nó é utilizado somente para este fim isso faz com que dispositivos como teclados e monitores sejam dispensáveis, se por algum motivo for necessário acessar uma máquina em particular, pode se fazê-lo via terminal, a partir do nó principal por exemplo.

Usar o mesmo sistema operacional é importante para diminuir a complexidade de configuração e manutenção do sistema, e garantir que os procedimentos rotineiros ao cluster, como monitorizarão, distribuição de tarefas e controle de recursos sejam executados de maneira uniforme. Para reforçar estes aspectos, pode-se até mesmo adotar sistemas operacionais preparados especialmente para clustering.

O cluster conta ainda com o elemento que faz o papel demiddleware: trata-se de um sistema que permite o controle do cluster em si e, portanto, está intimamente ligado ao sistema operacional. 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. Normalmente o middleware é instalado em uma máquina chamada de nó controlador ou nó mestre. O nome deixa claro: que estamos falando do computador que efetivamente controla o cluster a partir da distribuição de tarefas, do monitoramento e de procedimentos relacionados.

Cluster Beowulf

O Beowulf ao contrario do que muitos pensam não é um middleware este nome faz referência a um padrão de clustering disponibilizado pela NASA (National Aeronautics and Space ) em 1994 e amplamente adotado desde então. Originalmente, Beowulf é o nome de um poema extenso e bastante antigo, cujo manuscrito foi encontrado no século XI. A obra descreve os atos de um herói de mesmo nome que se destaca por sua força descomunal e que, portanto, enfrenta um perigoso monstro para salvar um reino. A história serviu de inspiração para que os pesquisadores Thomas Sterling e Donald Becker, da NASA, batizassem o projeto de cluster no qual trabalhavam de Beowulf.

As características