Cluster: Principais Conceitos

Introdução

Cluster pode ser definido como um sistema onde dois ou mais computadores trabalham de maneira conjunta para realizar processamento pesado. Em outras palavras, os computadores dividem as tarefas de processamento e trabalham como se fossem um único computador.

O que é cluster e como funciona

Também chamado de Clustering (quando visto em um contexto mais abrangente), Cluster é o nome dado a um sistema montado com mais de um computador, cujo objetivo é fazer com que todo o processamento da aplicação seja distribuído aos computadores, mas de forma que pareça com que eles sejam um computador só. Com isso, é possível realizar processamentos que até então somente computadores de alta performance seriam capazes de fazer.

Cada computador de um cluster é denominado nó ou nodo. Todos devem ser interconectados, de maneira a formarem uma rede, de qualquer topologia. Essa rede precisa ser criada de uma forma que permita o acréscimo ou a retirada de um nó (em casos de danos, por exemplo), mas sem interromper o funcionamento do cluster. O sistema operacional usado nos computadores deve ser de um mesmo tipo, ou seja, ou somente Windows, ou somente Linux, ou somente BSD, etc. Isso porque existe particularidades em cada sistema operacional que poderiam impedir o funcionamento do cluster.

Independente do sistema operacional usado, é preciso usar um software que permita a montagem do cluster em si. Esse software vai ser responsável, entre outras coisas, pela distribuição do processamento. Esse é um ponto crucial na montagem de um cluster. É preciso que o software trabalhe de forma que erros e defeitos sejam detectados, oferecendo meios de providenciar reparos, mas sem interromper as atividades do cluster. Obviamente, esse tipo de necessidade pode ser controlada através de um equipamento específico, ou seja, não depende apenas do software.

Para que exista, um cluster precisa de pelo menos dois computadores. Evidentemente, quanto mais computadores existir no cluster, maiores serão os custos de implementação e manutenção. Isso não se deve apenas ao preço dos computadores, mas também pelos equipamentos (switches, cabos, hubs, nobreaks, etc). Mas ainda assim, os custos costumam ser menores do que a aquisição/manutenção de computadores poderosos e algumas vezes o processamento é até mais eficiente (rápido).

Aplicações para Clusters

Os clusters podem ser usados para uma infinidade de aplicações. Basicamente, para qualquer uma que exija processamento pesado. Como exemplos de aplicações, temos previsão meteorológica (previsão do tempo e condições climáticas), simulações geotérmicas (ou seja, simulação de eventos no solo), renderização de efeitos especiais (muito usado em filmes), simulações financeiras, distribuição de carga, etc.

Basicamente, qualquer tipo de aplicação crítica, ou seja, aplicações que não podem parar de funcionar ou não podem perder dados (como os sistemas de bancos, por exemplo), podem utilizar as tecnologias de cluster, desde que devidamente configurados para não serem sujeitas a falhas graves. Assim, o cluster deve contar com nobreaks ou geradores que garantam o funcionamento do sistema mesmo nos casos de queda de energia, além de meios de manutenção e detecção de falhas eficientes.