CLUSTER DE ALTO DESEMPENHO

1 INTRODUÇÃO

           Nos dias atuais a tecnologia está inserida tanto de maneira direta quanto indiretamente no nosso cotidiano, é praticamente impossível não se beneficiar da gama de recursos que nos são proporcionados por meio do avanço tecnológico em todas as áreas do conhecimento. No ramo empresarial a tecnologia é preponderante para evolução e competividade de qualquer negócio.

Desde o advento do Eletronic Numeral Integrator and Computer (ENIAC), considerado por muitos no âmbito da informática como primeiro computador do mundo, pesquisadores buscam o aprimoramento de sistemas para melhor execução de funções “baseados na tendência de quanto mais melhor” (BOOKMAN 2003). Onde um processador funcionava bem, dois processadores podiam dobrar o poder de processamento e consequentemente tarefas passaram a ser executadas num menor intervalo de tempo. E assim a computação foi evoluindo, com altos investimentos empresariais no intuito de desenvolver tecnologias para benefício e aprimoramento das mais variadas áreas comerciais. Na busca de soluções que garantam custo/benefício aos investidores, pesquisas para elaborações de sistemas robustos e viáveis, implementados em diversos ambientes, impulsionam inovações na computação e seus recursos para garantir maior confiabilidade, desempenho, disponibilidade e escalabilidade de aplicações.

Os clusters computacionais são resultados de pesquisas para suprir a necessidade do mercado por sistemas confiáveis, baratos, eficientes e de fácil implementação. Clusters computacionais podem ser definidos como um agrupamento de computadores (nós) conectados por meio de software e de rede de computadores com o objetivo de solucionar problemas trabalhando como uma única máquina de grande porte (Beowulf 2009). Esta tecnologia viabiliza e dinamiza a forma como são projetados cenários de TI. Sistemas fracamente acoplados constituem uma excelente alternativa de auxílio na execução e obtenção de resultados positivos em aplicações que requerem processamento de alto desempenho e de alta disponibilidade. De fato, clustering é uma ótima técnica para garantir alta disponibilidade, mas essa técnica também pode ter seus recursos aprimorados quando combinada com a tecnologia de virtualização. A virtualização tem como características a otimização de arquiteturas computacionais, reorganização de ambientes operacionais de serviços físicos em ambientes operacionais de serviços virtuais abstraindo aplicações (softwares e infraestruturas) dentro de um ambiente simulado de hardware, que, executa sistemas diferentes dos sistemas da máquina hospedeira.

Por estes motivos, o desenvolvimento deste trabalho está voltado para demonstrar a utilização destas tecnologias, que ao trabalharem em conjunto enriquecem recursos computacionais tornando-se uma solução altamente viável economicamente para ser utilizada em ambientes de TI de empresas de grande e pequeno porte.

2 PROBLEMA DE PESQUISA

Conforme Bookman 2003, a evolução da computação levou a saturação dos hardwares tradicionais, que por si só não conseguem suprir as necessidades de aplicações que exigem alto poder de processamento computacional.

Os ambientes de computação atuais exigem as necessidades de muitos computadores para resolver as tarefas que apenas um não seria capaz. Os ambientes atuais de computação envolvem o uso de servidores de grandes trabalhos, com cada nó conectado ao outro em ambiente agrupado. (BOOKMAN, 2003, 4).

           A necessidade de alto desempenho na execução de tarefas computacionais tem levado ao aprimoramento da forma como são tratadas as grandes cargas de trabalho em cenários empresariais. Os clusters de computadores, embora não seja a solução para todos os problemas de processamento, é uma excelente opção para ambientes que exigem alta-disponibilidade de recursos e dinamismo da rede.

A falta de recursos para ampliar, maximizar funções e serviços, montar e manter ambientes com características adequadas para sistemas de alta disponibilidade, são os maiores desafios para micro, pequenas e médias empresas que necessitam desses cenários.  

Para esta problemática, a utilização da virtualização de recursos é uma técnica extremamente viável em setores de TI de pequenas, médias e grandes empresas.

A virtualização permite que os atuais computadores X86 executem vários sistemas operacionais e aplicativos, tornando sua infraestrutura mais simples e mais eficiente. A implantação de aplicativos é mais rápida, o desempenho e a disponibilidade são maiores e as operações se tornam automatizadas. Tudo isso resulta em uma implementação de TI mais simples e econômica para possuir e gerenciar.(http://www.vmware.com/br/virtualization#sthash.FBxsAzeI.dpuf, acesso em mar 2014).

2.2 ALTA DISPONIBILIDADE

Conforme o site UFRN, para que se entenda alta disponibilidade faz-se necessário discernir que esse recurso não se refere a produtos ou aplicações que se instale, mas trata-se de uma característica de uma arquitetura computacional robusto. Existem diversos recursos, técnicas e dispositivos que utilizados podem aumentar o poder de disponibilidade dos mais variados sistemas computacionais, mas a simples utilização destes, não garantem que essa característica seja alcançada de forma estável sem que seja necessário um levantamento técnico para avaliação e planejamento de um projeto adequado.

Adicionando mecanismos especializados de detecção e mascaramento de falhas pode-se aumentar a capacidade de sistemas computacionais para que se enquadrem na classe de alta disponibilidade. Nesta classe é comum que a função trabalhada apresente disponibilidade de 99,99% à 99,999%, podendo ficar indisponível no período de 5 minutos até 1 hora durante um ano de operação.

3 CLUSTERS COMPUTACIONAIS

A utilização de técnicas com o intuito de baratear os custos de sistemas de alto poder computacional é uma tendência de mercado desde que os primeiros computadores foram desenvolvidos. Na década de 50, os computadores eram de tamanho proporcionalmente grandes, a capacidade de processamento daquelas máquinas eram lentas e as funções realizadas pelas mesmas eram limitadas. Porém na segunda geração de computadores, com a criação dos transistores, o tamanho físico dos hardwares foi drasticamente diminuído, as funções melhoradas e consequentemente o valor para aquisição desta tecnologia ficou menor. No entanto o alto poder computacional ainda era para poucos, somente empresas de grande porte eram capazes de adquirir hardwares e softwares de alto desempenho e disponibilidade, tais como: os Supercomputadores.