En su forma más básica, el clúster computacional representa un sistema que consta de dos o más ordenadores o sistemas, a menudo conocidos como nodos. Dichos nodos trabajan en conjunto para ejecutar aplicaciones y realizar otras tareas.

¿Qué es un clúster computacional?

Un clúster informático es un conjunto de ordenadores conectados que funcionan como un único sistema. Estos ordenadores son unidades básicas de un sistema mucho más grande, que se llama nodo.

Un clúster puede ser sólo dos ordenadores personales conectados en un sencillo sistema de dos nodos, mientras que también hay superordenadores con una arquitectura informática más grande y compleja.

Todas las unidades del sistema son el mismo tipo de máquinas. Estos ordenadores están interconectados a través de redes de área local (LAN), rápidas y eficaces, y suelen utilizar el mismo hardware. Su conexión puede ser estrecha o informal, pero comparten un mismo directorio de inicio.

¿Cómo funciona un clúster computacional?

No cabe duda de que existe una amplia gama de tamaños de clúster, pero todos los clústeres se componen del mismo marco básico.

En primer lugar, un cluster consta de un número relativamente pequeño de nodos cabeza. En la mayoría de los casos, hay uno o dos nodos cabeza, seguidos de un número mucho más significativo de nodos de computación.

El sistema de cabecera es el ordenador donde se inicia la sesión, se compila el código, se asignan las tareas de cálculo intensivo, se coordinan los trabajos y se comprueba el tráfico en todas las unidades del sistema.

La principal responsabilidad de los nodos conectados es la computación de rendimiento. Ejecutan órdenes, siguen el conjunto de instrucciones designado y manejan todo el trabajo como una sola máquina, pero mucho más potente.

Las tareas pasan automáticamente del sistema principal a los nodos de computación, y existen excelentes herramientas que pueden ayudarte con la programación de la carga de trabajo. Por ejemplo, una de ellas es SLURM (Simple Linux Utility for Resource Management).

SLURM es un programa de programación de trabajos diseñado para satisfacer las exigentes necesidades del proceso de computación. Es un gestor de cargas de trabajo que realiza tres responsabilidades:

  • Definir los requerimientos de recursos para las tareas dadas.
  • Establecer el entorno adecuado para el trabajo.
  • Especificar esas tareas y llevarlas a cabo formadas como comandos del shell.

Las herramientas como SLURM son útiles, pero para hacer su trabajo con éxito, necesitan saber dos cosas:

  • ¿Cuánto tiempo piensas utilizar el sistema?
  • ¿Qué cantidad de su clúster necesita realmente?

La respuesta a la segunda pregunta es el número de nodos y el número de hilos determinados.

Cada nodo del cluster tiene una o más CPUs o procesadores donde se produce todo el proceso de computación. Normalmente hay dos de esos procesadores y cada uno contiene varios de los llamados núcleos.

¿Cuáles son las ventajas de un clúster informático?

Empresas de todos los tamaños han utilizado a menudo los clústeres informáticos. Entonces, ¿por qué se utiliza exactamente la agrupación de ordenadores? Aquí están los tres principales beneficios del uso de un clúster computacional:

Computación de alto rendimiento

Los clústeres informáticos pueden proporcionar un mayor rendimiento que los modelos de alojamiento tradicionales. En primer lugar, se obtiene alta velocidad y computación de alto rendimiento (HPC) por un precio mucho menor.

Las acciones complejas, como los problemas de ingeniería y científicos o cualquier tipo de tarea que requiera un uso intensivo de datos, simplemente requieren mucho más rendimiento del que puede llevar a cabo un ordenador común, lo que hace que la HPC sea necesaria para estas tareas.

Hay muchos casos en los que su aplicación o sitio web puede experimentar problemas de latencia, tiempo de inactividad u otras dificultades causadas por el alto tráfico y diversos elementos. Cuando se utiliza más de un servidor y se combina con un equilibrador de carga, el tráfico se distribuye entre muchas máquinas, lo que ayuda a que el sitio o la aplicación tenga un buen rendimiento, incluso en su pico de carga.

De esta manera, el tráfico que se aproxima llega primero a un equilibrador de carga, que distribuye inteligentemente el tráfico entre las máquinas. Con la configuración de alto rendimiento, puede añadir más servidores y escalar el sistema horizontalmente.

Alta disponibilidad

Otra valiosa ventaja de los clusters informáticos es la alta disponibilidad (HA). El alojamiento de alta disponibilidad es un sistema/red/clúster diseñado para evitar posibles pérdidas de servicio. Lo hace minimizando el tiempo de inactividad planificado, así como gestionando y reduciendo los fallos, algo de lo que también hablaremos a continuación.

La alta disponibilidad también mejora la disponibilidad de los recursos. Si un ordenador falla, los demás siguen el proceso sin ninguna interrupción. Esto ayuda a evitar la posible pérdida de información valiosa y de tiempo si falla un servidor.

Escalabilidad y capacidad de ampliación

Una mayor escalabilidad y capacidad de expansión es otra de las ventajas de utilizar un clúster de ordenadores. Su base de usuarios crecerá con el tiempo, lo que llevará a tareas más complejas y le permitirá añadir más recursos a su clúster con facilidad.

Al mismo tiempo, puede distribuir los proyectos actuales entre los ordenadores de la forma que prefiera. Esto significa que no es necesario que todos los nodos funcionen para todos los proyectos. Puedes aprovechar al máximo tu clúster utilizando los recursos de forma flexible.

En conjunto, los ordenadores múltiples siempre proporcionan una potencia de procesamiento más significativa y un mayor rendimiento del sistema que un solo ordenador.

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