Как устроен кластер

Кластер представляет собой несколько компьютеров, называемых узлами, на которых работает операционная система на базе UNIX или Windows (См. Рис. 1) . Эти серверы по отношению к остальной части сети выступают в роли единого объекта: мощного "виртуального" сервера. Клиенты подключаются к кластеру, не зная о том, какой именно компьютер будет на самом деле заниматься их обслуживанием. Бесперебойность доступа, обеспечиваемая кластерами, достигается за счет своевременного выявления нарушений в работе аппаратных и программных средств и автоматического переноса процессов обработки данных на исправный узел. Поскольку кластер идентифицируется в сети как один объект, можно передавать сервисные задачи с узла на узел и даже полностью заменять какие-либо узлы - клиенты при этом будут по-прежнему видеть только один сетевой объект.

В стандартном кластере каждый узел отвечает за размещение у себя определенного числа ресурсов. В случае отказа узла или ресурсов система передает часть ресурсов на другой узел и обеспечивает их доступность клиентам. При этом клиенты, в зависимости от выполняемых операций, либо будут работать практически без прерывания, либо должны повторно подключиться к кластеру.

При штатной работе кластера все ресурсы распределены по узлам и активизированы. Важно подчеркнуть, что в каждый момент конкретный ресурс управляется одним из узлов кластера, - каким именно, определено в конфигурации ресурса или задано в процессе работы администратором.

Управляющая консоль позволяет администратору контролировать состояние всех ресурсов кластера. Можно переносить рабочую нагрузку с одного сервера на другой в пределах кластера. Такая возможность открывает путь к равномерному распределению вычислительной нагрузки между узлами кластера, а также высвобождает один из серверов кластера, например, для проведения плановых профилактических работ, сохраняя при этом доступность.

Мощные современные вычислительные узлы объединяются в общую сеть с помощью адаптеров Dolphin WulfKit, которые обеспечивают высокоскоростную передачу данных между узлами, используя стандарт SCI (Scalable Coherent Interface). Для управления узлами кластера, для передачи служебных сообщений и загрузки задач на кластер используется сеть Fast Ethernet или Gigabit Ethernet.

Программное обеспечение Scali превращает множество объединенных узлов в единую вычислительную систему (параллельный компьютер). Это программное обеспечение управления кластером называется Scali Software Platform (SSP).

Управляющий компьютер по сети Fast Ethernet или Gigabit Ethernet обеспечивает управление всеми узлами кластера, установки программного обеспечения, загрузки задач на кластер.

Рис. 1 Принципиальная схема кластера