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Cluster: Arquitectura de computación escalable

martes, 7 de abril de 2020 | Comentarios

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Para obtener un alto desempeño tecnológico, no siempre es necesario invertir en servidores robustos, sofisticados y caros. Es posible alcanzar resultados eficientes con una solución conocida como Cluster.

Cluster es una tecnología capaz de hacer que un grupo de computadores simples trabajen en conjunto, como si fuera una sola máquina.

¿Quieres saber más? Entonces continúa con la lectura pues te explicaremos de qué se trata el concepto Cluster, las ventajas de utilizarlo en el día a día y cómo funciona en la práctica.

¿Qué es Cluster?

Podemos traducir el término Cluster como “agrupar” o “agrupación”. Es el nombre que se le dio a un sistema que relaciona uno o más computadores para que trabajen de manera muy unificada, y así, lleguen a su objetivo.

Estas máquinas se comparten entre sí las tareas de procesamiento y las ejecutan de forma simultánea. Por lo general, el Cluster suele estar conectado con algunas tareas, como:

  • Arquitectura de computación;
  • Redes;
  • Computación en la nube;
  • Banco de datos;
  • Máquinas virtuales;
  • Containers.

En este artículo, nuestro objetivo principal será el Cluster Computacional, también conocido como Cluster de Red. Este actúa dividiendo una única tarea entre todos los computadores vinculados a ello.

Lo más interesante es que, aún cuando estos computadores comparten los recursos y unen sus fuerzas, el usuario final no se afecta; y por lo tanto, ni siquiera lo nota.

Lo mismo pasa con el Cluster de Máquinas Virtuales o Containers. Para el usuario, no hay ninguna diferencia en lo que sucede por detrás de su solicitud, desde que sea procesada adecuadamente y entregada en el tiempo esperado.

¿Cómo funciona el Cluster?

Para entender el funcionamiento del Cluster, es necesario conocer la definición de “nodo”. Este es el nombre que se le da a cada computador insertado en un Cluster, ya sea virtual o físico.

Otro término importante es el Clustering, que se refiere a las tecnologías o herramientas involucradas en los Clusters.

Los nodos están interconectados gracias a una tecnología de red, preferencialmente una ya conocida por la empresa, pensando en el mantenimiento y control de los costos.

Cada nodo desempeña una función específica y predeterminada, siendo posible eliminar o agregar nuevos nodos cuando sea necesario, aún si el Cluster esté en funcionamiento.

Esas nociones no perjudican el proceso, pues las tareas son distribuidas automáticamente, sin generar problemas.

No existe un límite de nodos que se puedan agregar en un solo Cluster, lo que es bastante positivo para las empresas que se encuentran en expansión.

Hay diversas tecnologías para la gestión de Cluster, entre ellas:

  1. Apache Mesos: Se trata de una herramienta opensource; es decir, que tiene código abierto y disponibiliza una arquitectura modular, puesto que no trabaja simplemente con Clusters físicos;
  2. Marathon: Fue la primera plataforma que realizó una conexión entre contenedores docker, que automatizan la implementación de aplicaciones;
  3. Univa Grid Engine: Es considerado uno de los principales sistemas de gestión, lo cual es utilizado por muchos Data Centers;
  4. Google Borg: Se trata del gerenciador de Cluster de larga escala de Google.

Tipos de Cluster

Existen diferentes tipos de Cluster, los principales son:

1. Cluster de Alto Desempeño (High Performance Computing Cluster)

El objetivo de este Cluster es resolver problemas que requieren de mucho procesamiento, permitiendo entregarlos en un tiempo hábil y de forma satisfactoria.

Un ejemplo de uso son los sistemas utilizados en las bibliotecas, pues necesitan realizar análisis de una gran cantidad de datos en un corto espacio de tiempo.

2. Cluster de Alta Disponibilidad (High Availability Computing Cluster)

Su objetivo es mantener la aplicación en pleno funcionamiento; es decir, precaver que el sistema pare de funcionar durante el procesamiento de la información. Para atender esta exigencia, el Cluster puede contar con algunos recursos, como:

  • Herramientas de monitoreo para identificar fallas en la conexión o también de nodos con defecto;
  • Redundancia de sistemas;
  • Computadores sustitutos en caso de que ocurra algún problema con los demás.

3. Cluster para Balance de Carga (Load Balancing)

Su misión es repartir las tareas de manera similar entre los nodos; es decir, su objetivo es hacer que cada computador reciba y entienda la solicitud.

Este Cluster puede ser utilizado en muchas aplicaciones; sin embargo, es más común en Internet. Este tipo de solución tolera el aumento instantáneo en el número de solicitudes, justamente por la capacidad de distribuir los procesos entre las máquinas.

Es normal que exista una combinación entre los diferentes tipos de Cluster. Por ejemplo, es posible tener un Cluster montado que tenga alta disponibilidad y que trabaje con el balance de la carga.

Principales ventajas de trabajar con Cluster

  • Menores costos: Es más barato mantener un Cluster que una supercomputadora que pueda realizar todas las tareas. Un nodo tiene un costo mucho menor, y además el Cluster puede ser formado por computadores diferentes entre sí.
  • Flexibilidad: Siempre que sea necesario ampliar la capacidad de un Cluster, solo tienes que agregar un nodo nuevo y, automáticamente, las tareas son redistribuidas.
  • Disponibilidad del servicio: Aunque un nodo pare de funcionar, los demás podrán suplir la ausencia del nodo averiado.

¿Para qué son utilizados los Clusters?

Hay muchas respuestas para esa pregunta, pues puede cambiar de acuerdo con el tipo de Cluster utilizado.

Los Clusters de Servidores de Web Hosting, por ejemplo, pueden proveer los ambientes extremadamente rápidos y escalables. Estos funcionan como si fuera un único servidor. Además de esto, el aumento de memoria, almacenamiento y procesamiento en conjunto puede ser realizado de manera rápida y sin llevar interrupciones en el servicio.

Otro ejemplo de utilización son los Servicios de Almacenamiento en la Nube. Se trata de una solución mucho más simple y económica que permite usar servidores interconectados.

Las empresas también se pueden beneficiar de los Clusters, ejecutándolos en su red local. De esta forma, puedes usar los programas del día a día con rapidez y agilidad.

Imagina, por ejemplo, un Call Center que use un Cluster. Además de ofrecer escalabilidad a costos más accesibles, la empresa puede agregar aún computadoras o máquinas virtuales según la necesidad que aparezca. Todo esto, sin causar interrupción en el servicio.

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