Tipos de cluster: conheça os principais e suas vantagens

Você já imaginou como seria juntar a capacidade de dois computadores para criar uma máquina muito mais potente? Com a estrutura em cluster isso é possível. E a boa notícia é que já existem diferentes tipos de cluster para atender às mais diversas solicitações.

Se a sua empresa busca otimizar os recursos ligados à computação, saiba que ela pode ter muito a ganhar ao entender o que é cluster e adotar esse sistema.

Mas, não se preocupe com a quantidade de termos técnicos nesse post. O nosso objetivo é descomplicar a tecnologia e mostrar como ela pode funcionar na prática.

Então, prepare suas anotações! Porque ao final desse texto você estará pronto para discutir sobre o que são clusters, como usá-los e analisar com competência se o cluster é ideal ou não para o seu negócio.

O que é cluster?

Com o passar dos anos, a tecnologia criou inúmeras soluções para que possamos obter uma performance ainda melhor em quase todas as áreas da nossa vida. E continua a criar! 

São avanços que impactam tanto em nossa vida pessoal, quanto em nossas atividades profissionais. 

Exemplos dessas inovações criados por diferentes tipos de clusters ficam por conta:

• Da Cloud Computing;
• Do Big Data;
• Da Inteligência Artificial. 

Sem mencionar, é claro, a abundância de aplicativos que são lançados todos os dias para facilitar as nossas experiências.

Nesse sentido, outro exemplo da evolução tecnológica é o cluster. 

O termo, que significa “aglomeração”, em inglês, relaciona-se à estrutura de um sistema onde dois ou mais computadores trabalham como se fossem uma única máquina. Para o usuário, a impressão é, justamente, de estar acessando apenas um dispositivo.

Com o objetivo de aumentar a eficiência dos processadores, diferentes tipos de clusters começaram a ser utilizados pela gigante da informática, IBM, em 1960. Mas, até hoje ele passa por constantes aperfeiçoamentos.

A ideia é tirar o máximo de proveito dos computadores para que eles atuem conjuntamente no processamento de dados e na realização de tarefas.

Como os tipos de clusters funcionam

Cada computador associado ao cluster recebe o nome de nó ou node (do inglês). 

Ah, se você estiver se perguntando, não existe uma quantidade limite de nós para estabelecer uma estrutura desse gênero, o que torna o conceito ainda mais incrível.

É importante apenas lembrar que, independentemente do número de máquinas que compõem um cluster, ele deve ser visto como um elemento singular para o usuário ou sistema que o utilizará.

Também vale dizer que esses nós devem estar interconectados, de preferência, por uma tecnologia de rede conhecida para facilitar a manutenção e o controle de custos. 

Assim, é possível garantir que o padrão adotado pela computação em cluster sempre permitirá a inclusão ou exclusão de nós com o cluster em pleno funcionamento. 

Se não fosse dessa forma, para substituir um computador que apresenta problemas seria necessário parar toda a aplicação.

Outra questão fundamental sobre o funcionamento dos tipos de clusters é a de que não há necessidade de compor um conjunto de hardware precisamente igual em cada nó.

Contudo, é essencial que todos os computadores utilizem o mesmo sistema operacional – de modo que o software controlador do cluster seja capaz de administrar todas as máquinas que o integram.

Exemplos de cluster

Essa computação em cluster de alto desempenho pode fornecer soluções para diversos negócios, que encontram na tecnologia uma evolução inquestionável. São exemplos:

• Os sistemas meteorológicos;
• Os aplicativos de mapeamento genético;
• Os programas de renderização de imagens. 

Por falar nisso, sabia que o filme Titanic foi renderizado dentro de uma estrutura de cluster na produtora Digital Domain? 

Pois é, um dos maiores filmes da história da humanidade foi lançado em (agora vai bater o peso da idade, prepare-se) 1998. E na época, cenas avançadas (como a do naufrágio, em que o navio se parte ao meio, mostrada no GIF acima) só puderam ser gravadas, editadas e distribuídas pelo mundo graças ao cluster em informática.

A tecnologia foi fundamental para o lançamento de Titanic, em uma época que o mundo era diferente e tudo caminhava mais devagar. 

De lá para cá, muita coisa mudou. Principalmente:

• O comportamento do cliente no mercado; 
• O relacionamento com o consumidor;
• A velocidade com que a informação chega ao público. 

Se o seu cliente evoluiu, você também pode. E mais do que isso, deve. 

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Tipos de cluster

Vamos conhecer agora os diferentes tipos de cluster e suas funcionalidades:

• Cluster de Alto Desempenho (High Performance Computing Cluster);
• Cluster de Alta Disponibilidade (High Availability Computing Cluster);
• Cluster para Balanceamento de Carga (Load Balancing);
• Cluster de Processamento Paralelo.

Cluster de Alto Desempenho (High Performance Computing Cluster)

Como o nome já deixa claro, o foco principal desse tipo de cluster é proporcionar alto desempenho para as aplicações. Ou seja, fornecer os resultados desejados em um tempo hábil, independentemente da complexidade da tarefa.

Por isso, são direcionados para operações mais exigentes em termos de cluster de processamento. Um modelo de cluster nesse sentido são os sistemas de pesquisas científicas.

Cluster de Alta Disponibilidade (High Availability Computing Cluster)

O cluster de alta disponibilidade tem como objetivo manter a aplicação sempre em funcionamento. Isto é, o serviço deve operar de forma ininterrupta. Porém, caso aconteça uma paralisação, ela deve ser a menor possível. 

A intenção desse tipo de cluster é a de que, se ocorrer algum problema em determinado nó, o mecanismo deverá continuar ativo como se nada tivesse acontecido aos olhos do usuário.

Por causa dessa exigência é tolerável que o cluster apresente certa perda de desempenho, principalmente quando isso ocorre em decorrência dos seus esforços para manter as atividades a todo vapor. 

Exemplos de segmentos que se beneficiam dessa estrutura são as bases de dados de missões críticas e servidores de arquivos que nunca podem sair do ar.

Cluster para Balanceamento de Carga (Load Balancing)

De todos os tipos de cluster, este se preocupa em distribuir as tarefas de processamento da forma mais equilibrada possível.

Assim, cada máquina recebe e atende a uma requisição específica, mas todas estão preparadas para atuar em conjunto. E, caso ocorra alguma falha, as demandas podem ser redistribuídas entre os nós.

É importante dizer que, além de ser capaz de dividir os afazeres de modo uniforme, o Load Balancing deve monitorar continuamente esse modelo de cluster. 

Desse jeito, ele consegue identificar os computadores que estão lidando com o menor volume de trabalho e que podem receber novas requisições.

O cluster para balanceamento de carga é utilizado comumente em empresas que atendem alta demanda em sites e que usam torres de servidores.

Cluster de Processamento Paralelo

Esse tipo de cluster tem a missão de aumentar o desempenho das aplicações que demandam grandes tarefas. Como?

A estrutura divide essas requisições complexas em atividades mais simples, distribuídas e executadas paralelamente pelos seus nós. Operações que requerem muito poder de processamento, como as análises financeiras e a computação científica, costumam utilizar o modelo de cluster.

É comum associar o cluster de processamento paralelo a um projeto da Nasa chamado de Beowulf. Criado em 1994, o padrão era formado por 16 PCs 486 DX-100 ligados em rede para efetuar com eficiência os testes científicos da empresa.

Nota: a estrutura não precisa ficar presa a apenas um tipo de cluster. É possível combinar tipos de cluster diferentes conforme a necessidade de cada negócio. Afinal, em alguns casos não é possível priorizar certa funcionalidade como, por exemplo, escolher entre performance ou estabilidade e vice-versa.

Vantagens de utilizar esses tipos de cluster

Você já deve ter percebido que a solução de cluster em informática traz diferentes benefícios para os negócios.

Sua principal vantagem é que seus nós não precisam ser máquinas superpotentes para performar como uma. 

Muitas vezes, a estrutura é composta por computadores simples, como PCs de desempenho mediano. 

Dessa forma, ela trabalha com uma capacidade suficiente de processamento que só seria possível através de servidores mais sofisticados. Outros benefícios dos tipos de clusters são:

• Otimização da parte funcional das operações;
• Redução de custos decorrente do uso de máquinas mais simples que alcançam um nível de processamento igual ou superior ao dos mecanismos mais complexos;
• Manutenção facilitada, já que os hardwares não precisam, necessariamente, seguir um  padrão;
• Escalabilidade com a adição de novos nós;
• Configuração simplificada em comparação com os supercomputadores.

Evolução tecnológica: tipos de cluster e atendimento

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