Clústeres en la organización informática

Un clúster es un conjunto de computadoras conectadas de forma flexible o estrecha que trabajan juntas como un recurso informático unificado que puede crear la ilusión de ser una sola máquina. Los clústeres de computadoras tienen cada Node configurado para realizar la misma tarea, controlada y producida por el software. 

Los sistemas operativos en clúster funcionan de manera similar a los sistemas operativos paralelos, ya que tienen muchas CPU. Los sistemas de clúster se crean cuando se fusionan dos o más sistemas informáticos. Básicamente, tienen una computadora independiente pero tienen un almacenamiento común y los sistemas funcionan juntos.

Los componentes de los clústeres generalmente se conectan mediante redes de área rápida, y cada Node ejecuta su propia instancia de un sistema operativo. En la mayoría de las circunstancias, todos los Nodes usan el mismo hardware y el mismo sistema operativo, aunque en algunas configuraciones se pueden usar diferentes hardware o diferentes sistemas operativos en algunas configuraciones.

Para hacer que el clúster sea más eficiente, existen dos clústeres:

• Clúster de hardware
• Clúster de software

El clúster de hardware ayuda a habilitar el uso compartido de discos de alto rendimiento entre sistemas, mientras que el clúster de software permite que todos los sistemas trabajen juntos.

Tipos de sistemas de clúster:

Principalmente, hay dos tipos de sistemas de clúster:

• Clúster asimétrico: en este tipo de agrupación, todos los Nodes ejecutan las aplicaciones requeridas y un Node está en modo de espera activa. El Node Hot standby se usa para monitorear el servidor hasta que falla, cuando falla, toma su lugar.
• Clúster simétrico: en este tipo de agrupamiento, todos los Nodes ejecutan aplicaciones y monitorean otros Nodes al mismo tiempo. Este agrupamiento es más eficiente que el agrupamiento asimétrico, ya que no tiene ninguna clave de espera activa.

Clasificación de clústeres:
los clústeres de computadoras se organizan juntos de tal manera que admiten diferentes propósitos, desde necesidades comerciales de propósito general, como soporte de servicios web hasta cálculos científicos intensivos en computación. Básicamente, existen tres tipos de Clusters, estos son: 

• Clúster de equilibrio de carga : un clúster requiere una capacidad efectiva para equilibrar la carga entre las computadoras disponibles. En esto, los Nodes del clúster comparten una carga de trabajo computacional para mejorar el rendimiento general. Por ejemplo, un clúster de alto rendimiento utilizado para el cálculo científico equilibraría la carga de diferentes algoritmos del clúster del servidor web, que puede usar un método de turno rotativo asignando cada nueva solicitud a un Node diferente. Este tipo de clúster se utiliza en granjas de servidores web (web farm).
• Clústeres de conmutación por error : la función de cambiar aplicaciones y recursos de datos de un sistema fallido a un sistema alternativo en el clúster se denomina conmutación por error. Estos tipos se utilizan para agrupar bases de datos de servidores de aplicaciones, archivos, correo y misión crítica.
• Clústeres de alta disponibilidad : también se conocen como «clústeres de alta disponibilidad». Ofrecen una alta probabilidad de que todos los recursos estén en servicio. Si ocurre una falla, como que un sistema se caiga o se pierda un volumen de disco, entonces se perderán las consultas en curso. Cualquier consulta perdida, si se vuelve a intentar, será atendida por una computadora diferente en el clúster. Este tipo de clúster es muy utilizado en servidores web, de correo electrónico, de noticias o FTP.

Beneficios:

• Escalabilidad absoluta : es posible crear grandes clústeres que superen la potencia incluso de las máquinas independientes más grandes. Un clúster puede tener docenas de máquinas multiprocesador. 
• Escalabilidad adicional : un clúster se configura de tal manera que es posible agregar nuevos sistemas al clúster en pequeños incrementos. Los clústeres tienen la capacidad de agregar sistemas horizontalmente. Esto significa que se pueden agregar más computadoras a los clústeres para mejorar su rendimiento, redundancia y tolerancia a fallas (la capacidad de un sistema para continuar funcionando con el mal funcionamiento del Node).
• Alta disponibilidad : como sabemos que cada Node en un clúster es una computadora independiente, la falla de un Node no significa la pérdida del servicio. Se puede desactivar un solo Node para realizar tareas de mantenimiento, mientras que el resto de los clústeres asume la carga de ese Node individual.
• Precio/rendimiento preferible : los clústeres generalmente se configuran para mejorar el rendimiento y la disponibilidad en computadoras individuales, mientras que, por lo general, son mucho más rentables que las computadoras individuales de velocidad o disponibilidad comparables.