Você já ouviu falar em cluster? Esse tipo de estrutura computacional é utilizado desde a década de 1960 pela IBM para turbinar a potência de processadores e tem sido aplicado em sistemas de todo porte para otimizar o funcionamento de softwares.
Esse modelo de arquitetura escalável mostra que não é necessário investir em servidores robustos e caros para alcançar o melhor desempenho tecnológico possível.
Os agrupamentos são capazes de integrar dois ou mais computadores no processamento de uma única tarefa a partir de um investimento mais modesto, tornando esse tipo de conexão bastante vantajosa para a sua empresa.
Por isso, continue a leitura deste artigo para aprender um pouco mais sobre essa solução viável e eficiente para utilizar a tecnologia a favor do seu negócio!
O que significa cluster ↩
Quando falamos de computação de alto desempenho, é comum que o primeiro pensamento seja supercomputadores ou servidores complexos: ferramentas de custo bastante elevado, que podem fazer um estrago nas contas da sua empresa.
No entanto, não é necessário investir muito para alcançar resultados similares ou até mesmo superiores a supercomputadores: a tecnologia tornou possível conectar vários computadores para atuarem de maneira conjunta, como uma única máquina.
No inglês, cluster é o mesmo que “aglomeração” ou “agrupamento”, significado que pode ser importado para falar sobre tecnologia.
Em computação, esse é o nome dado a um formato de sistema que conecta computadores para que operem de forma unificada, garantindo que o desempenho seja superior à performance de apenas uma máquina trabalhando.
Isto é, trata-se de uma arquitetura de sistema que permite a combinação de vários computadores para operação simultânea de alta performance.
Cada computador se torna, então, um “nodo” ou “nó” dentro de um mesmo sistema, trabalhando em conjunto para dividir entre si tarefas de processamento ou análise e interpretação de dados que são executadas simultaneamente.
Desse modo, não existe uma limitação para a quantidade de máquinas que podem estar interligadas em um único agrupamento, ou seja, um sistema pode ter quantos nodos forem necessários, sem que haja impacto negativo no sistema.
O que não pode mudar é a transparência: o usuário (ou até mesmo outro sistema) deve “enxergar” aquele agrupamento como uma única máquina.
Esse formato de estrutura é utilizado há mais de seis décadas e passa por constantes atualizações para acompanhar a evolução da tecnologia, ou seja, o conceito pode até ser antigo, mas certamente não está ultrapassado. Graças a sua escalabilidade e potencial de redução de custos, os clusters são utilizados para manter sites de e-commerce constantemente disponíveis online, em sistemas de call center, redes de e-mail, redes locais de empresas e até na Nasa!
Para que serve o cluster ↩
A função básica de um cluster é combinar várias máquinas em apenas um sistema para assegurar o melhor desempenho possível.
Na prática, isso significa que a empresa que adota essa estrutura não precisa investir altas quantias em servidores muito complexos ou supercomputadores para garantir o pleno funcionamento de seu sistema.
Afinal, a arquitetura em cluster possibilita o uso de hardwares mais simples, o que pode gerar grande economia para a empresa ao mesmo tempo em que otimiza resultados.
Esses agrupamentos podem ser aplicados conforme a necessidade da empresa, seja para priorizar a disponibilidade, a performance ou o equilíbrio do sistema.
Quais os tipos de cluster que existem ↩
Embora esse formato de estrutura esteja se tornando cada vez mais popular, não se engane: existem vários tipos de cluster.
Cada um deles tem suas próprias características e finalidades, podendo ser mais (ou menos) indicado para atender às necessidades de cada sistema.
Confira os tipos mais comuns!
Failover ou High Availability Computing Cluster ↩
O modelo Failover ou High Availability é também chamado de Cluster de Alta Disponibilidade, pois possibilita o funcionamento constante de uma rede, ou seja, a rede tem alta disponibilidade para o usuário.
A finalidade é “simples”: manter o serviço operando de maneira ininterrupta, de modo que, mesmo que um nodo apresente problemas, não haverá prejuízo de desempenho.
Para que isso aconteça, as máquinas operam em um sistema de redundância completamente imperceptível para o usuário.
É como se um time precisasse substituir um jogador importante no meio da partida e colocasse outro jogador com as exatas mesmas características que o original para continuar com o mesmo desempenho.
A substituição é tão sutil que nem mesmo juiz, torcida, companheiros de time e adversários são capazes de perceber a substituição.
Bastante utilizado em servidores de arquivo, esse tipo de agrupamento não é completamente isento de risco de queda, mas apresenta taxas de eficiência acima de 99,9%.
Load Balancing ↩
O agrupamento para Balanceamento de Carga permite que as tarefas de processamento, das mais simples às mais complexas, sejam divididas entre todas as máquinas do agrupamento de maneira uniforme para máximo desempenho.
Em uma metáfora simples, é como se o sistema Load Balancing operasse no modo “todos por um”, no qual as tarefas são executadas a partir da força de todos os nodos disponíveis.
Na hipótese de que algum nodo apresente problema, ele é removido da rede para que o processamento seja redistribuído igualitariamente entre os nodos restantes, a fim de que a performance não seja prejudicada.
Para que isso aconteça de forma satisfatória, é indispensável que haja monitoramento minucioso e constante: só assim será possível detectar nodos problemáticos ou sobrecarregados para que a rede funcione de maneira plena e harmoniosa.
Fonte: Unsplash l Autor: @ianjbattaglia
High Performance Computing Cluster ↩
Se a sua empresa lida com imensos volumes de dados, a melhor alternativa é investir em uma estrutura de Alto Desempenho.
Como o próprio nome sugere, esse tipo de agrupamento consegue processar quantidades gigantescas de operações flutuantes por segundo, garantindo que as ações sejam executadas em tempo reduzido.
Dessa forma, até mesmo as tarefas mais complexas, que demandam maior volume de dados ou tempo de processamento, conseguem ser executadas com o máximo de eficiência, no menor intervalo possível.
Processamento paralelo ↩
Recomendado para o processamento de tarefas grandes e complexas, o cluster de processamento paralelo é capaz de desmembrar uma tarefa complexa em várias tarefas simples, que são, então, distribuídas para os nodos.
Em uma analogia mais simples, é como dividir um quebra-cabeças de 5.000 peças entre 10 amigos: em vez de uma única pessoa ficar responsável por milhares de peças, cada agente deve montar apenas 500 e, depois, é só juntar cada pedaço.
Esse tipo de agrupamento é bastante utilizado pela Nasa, pois oferece uma aplicabilidade mais eficiente para processos computacionais com alto nível de complexidade.
Modelos combinados ↩
Existe, ainda, um quinto formato de agrupamento: o que reúne propriedades de dois ou mais tipos de cluster juntos.
Em certas situações, simplesmente não é possível priorizar estabilidade em detrimento de performance, ou vice-versa: servidores FTD ou serviços de correio eletrônico, por exemplo, precisam operar com todas as funcionalidades em plena eficiência.
Para atender a essas necessidades, essas empresas utilizam agrupamentos que combinam Load Balancing e High Availability, integrando recursos de diferentes máquinas a uma rede de redundância interna que previne quedas para garantir o melhor desempenho.
Funcionamento básico dos agrupamentos ↩
Para que um agrupamento computacional seja constituído, alguns elementos básicos devem estar presentes.
O primeiro passo é providenciar o equipamento que deverá ser utilizado como nodo.
Neste caso, pode-se recorrer a máquinas montadas exclusivamente para funcionar como nodo, que contam apenas com os hardwares essenciais para o funcionamento do agrupamento, ou até mesmo computadores domésticos, como desktops.
Além disso, é necessário aplicar um único sistema operacional a todo o agrupamento. Embora cada nodo possa ter hardwares distintos dos demais nodos, é indispensável que todas as máquinas utilizem exatamente o mesmo sistema operacional.
Isso é importante para garantir a redução da complexidade de configuração e manutenção de todo o sistema, possibilitando que todos os procedimentos relativos ao agrupamento sejam realizados de maneira uniforme.
O agrupamento também conta com um sistema de controle que fica conectado ao sistema operacional, o middleware, que fica instalado no nodo principal (ou nodo controlador) que distribui tarefas e monitora todo o cluster.
Por fim, existe a estrutura de comunicação entre os nodos, que é realizada a partir de uma rede local, em geral com padrões Ethernet.
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Diferenças entre cluster físico e virtual ↩
Além dos tipos de agrupamento citados acima, existem, ainda, outras duas categorias que podem diferenciar clusters: física e virtual.
O agrupamento físico é aquele que acontece de maneira presencial, isto é, você pode entrar em uma sala cheia de equipamentos e encontrar dois servidores conectados materialmente por cabos.
Já o agrupamento virtual, como o nome sugere, pode ser feito de maneira virtual, isto é, por meio de uma rede online.
Esse formato garante mais dinamismo e flexibilidade à estrutura, pois não há a necessidade de lidar com o equipamento em seu formato físico.
Em contrapartida, o agrupamento virtual é também mais complexo, já que a rede deve estar constantemente online para sua operação.
Exemplos de utilização dos cluster****s ↩
Com tamanha flexibilidade e personalização, é possível utilizar agrupamentos para as mais distintas finalidades, conforme a necessidade de cada sistema.
Alguns agrupamentos, por exemplo, são aplicados em servidores de hospedagem de sites graças a sua capacidade de oferecer ambientes rápidos, escaláveis e estáveis, como se atuassem como um único servidor.
O formato também pode ser aplicado em serviços de armazenamento em nuvem, possibilitando que vários servidores estejam interconectados para operar de forma mais econômica, sem comprometer a performance.
Até mesmo serviços menos complexos, como operadoras de call center, podem recorrer a esse tipo de arquitetura em agrupamento, pois podem incluir computadores à rede sem a necessidade de grandes investimentos e, mais importante ainda, sem interromper o serviço.
Hoje, os agrupamentos são utilizados por empresas de todos os portes, nos mais diversos segmentos, como biotecnologia, agronegócio, robótica, aeronáutica, meio ambiente e até mesmo aplicações domésticas, pouco complexas.
O formato é aplicado em redes responsáveis por sistemas meteorológicos, aplicativos de mapeamento genético, simuladores geotérmicos e até mesmo para renderizar imagens em alta definição: é assim que o filme Titanic, por exemplo, foi finalizado!
Esse tipo de arquitetura está se popularizando ainda mais com o advento do armazenamento e da computação em nuvem, pois torna possível oferecer infraestrutura tecnológica a vários usuários simultaneamente e de maneira remota.
Quais os benefícios dos cluster****s para as empresas ↩
Investir em uma estrutura em cluster pode render excelentes resultados para qualquer sistema, pois os agrupamentos são capazes de otimizar a funcionalidade e potencializar o desempenho.
Em outras palavras, a empresa pode usufruir de um sistema complexo e robusto, capaz de processamentos em diferentes níveis e em tempo reduzido, utilizando máquinas simples e mais baratas, sem a necessidade de investir valores elevados em supercomputadores.
Essa equação resulta em uma significativa redução de custos com TI, o que pode ter impacto relevante no orçamento da sua empresa.
Quer mais? Os agrupamentos também facilitam a reposição de peças, quando necessário, pois os hardwares não estão presos a um padrão.
Desse modo, sua empresa não fica refém de apenas um fornecedor, pois os hardwares que formam o agrupamento podem ser distintos entre si.
Além disso, os agrupamentos têm grande potencial para customização: basta combinar diferentes modelos para chegar ao sistema de processamento necessário para a sua empresa.
Até mesmo a capacidade do agrupamento pode ser potencializada de forma simples, com apenas um novo nodo adicionado à estrutura, por exemplo.
No fim das contas, a maior vantagem em investir em uma estrutura em cluster é poder contar com a flexibilidade desse tipo de sistema, uma vez que é possível substituir, remover ou inserir nodos a qualquer momento, conforme a necessidade.
Qual o melhor tipo de cluster para a sua empresa? ↩
Implementar a arquitetura de agrupamentos pode trazer resultados significativos para qualquer empresa, mas não existe um tipo melhor ou mais indicado.
O cluster perfeito para a sua empresa é aquele capaz de atender as necessidades do seu negócio.
Cada tipo de agrupamento tem suas próprias características, vantagens e desvantagens. É possível até mesmo combinar mais de um formato para que as demandas do sistema seja atendidas de forma eficiente e satisfatória.
Por isso, é importante contar com o know-how de um profissional qualificado ou consultoria especializada na área de TI para avaliar qual a melhor opção para entregar os resultados almejados.
Mesmo depois da implementação da estrutura de agrupamento, vale a pena investir em uma ferramenta de gerenciamento de cluster para extrair os melhores resultados possíveis do novo sistema.
