Computer cluster: differenze tra le versioni

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[[File:MEGWARE.CLIC.jpg|thumb|rightupright=1.0|Tecnici intenti ad effettuare manutenzione a un cluster di computer]]

In [[informatica]] un '''computer cluster''', o più semplicemente un '''cluster''' (dall'[[Lingua inglese|inglese]] ''ammasso di calcolatorigrappolo''), è un insieme di [[computer]] connessi tra loro tramite una [[rete telematica]]. Lo scopo di un cluster è distribuire un'[[elaborazione dati|elaborazione]] molto complessa tra i vari computer, aumentando la [[potenza di calcolo]] del sistema e/o garantendo una maggiore [[disponibilità]] di servizio, a prezzo di un maggior costo e complessità di gestione dell'infrastruttura: per essere risolto il problema che richiede molte elaborazioni viene infatti scomposto in sottoproblemi separati i quali vengono risolti ciascuno in [[calcolo parallelo|parallelo]].

== Storia ==

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Il progetto ARPANET si sviluppò quindi come [[Internet]], che può essere considerata la madre di tutti i computer cluster; Internet raffigura il paradigma odierno del cluster di tutti i computer del mondo.

== Descrizione ==

I cluster hanno le seguenti caratteristiche: i vari computer risultano come una singola risorsa computazionale e le varie componenti sono risorse dedicate al funzionamento dell'insieme; il ''server cluster'' è quindi un [[server]] ad altissime prestazioni poiché, invece di gravare su un'unica macchina ''standalone'', suddivide il carico di lavoro (quindi, ad esempio, funzioni di [[mail server]], [[web server]], [[database server]] e [[file server]]) su più macchine, venendo ad essereessendo di fatto una forma di [[sistema distribuito]].

Attualmente, la ''clusterizzazione'' consiste nel connettere, meglio via [[fibra ottica]], X server fisici, quasi sempre di tipo [[Blade server|blade]], che condividono Y unità di [[storage]], possibilmente dotati di dischi [[Unità a stato solido|SSD]], il tutto attraverso [[switch]] prestazionali, e di erogare agli utenti i servizi necessari sotto forma di Z istanze [[Virtualizzazione|virtuali]], ivi comprese risorse in remoto. Questa è la tipica situazione della logica [[Cloud computing|cloud]], come anche delle reti distribuite geograficamente (si pensi alle sedi dislocate sul territorio di un'impresa o un ente, che ovviamente devono avere un'unica rete aziendale). Logicamente, le due situazioni non sono disgiunte: è ormai normale che una rete aziendale multisede utilizzi il cluster comprendendo ''anche'' risorse in cloud. Appositi e complessi [[software]] di virtualizzazione e di [[networking]] permettono all'administrator di gestire ottimamente il consolidamento e operare automaticamente il bilanciamento, risultando di fatto indispensabili nel caso frequente di marche e modelli diversi dell'[[hardware]] di rete da integrare nonché dei diversi [[Sistema operativo|sistemi operativi]] server ([[___domain controller]], servizi di rete, programmi applicativi).

I [[mainframe]], sia per la produzione chesia per il monitoraggio, sono le tipiche tipologie di macchine che formano un cluster.

Nell'architettura cluster un '''nodo''' è una macchina elaborativa ovvero un server fisico o virtuale che prende parte al grappolo. Per l'utente o i [[client]], il cluster è assolutamente trasparente: tutta la notevole complessità hardware e software è mascherata; i servizi vengono erogati, i dati sono resi accessibili e le applicazioni elaborate come se fossero tutte provenienti da un solo mega computer centrale.

=== Tipi ===

Esistono tre tipi di cluster (i primi due sono i più diffusi):

* ''Fail-over Cluster'': il funzionamento delle macchine è continuamente monitorato e quando uno dei due [[host]] smette di funzionare un'altra macchina subentra in attività. Lo scopo è garantire dunque un servizio continuativo garantendo cioè alta [[disponibilità]] di servizio grazie all'alta [[affidabilità]] dovuta alla [[fault tolerance|tolleranza ai guasti]] del sistema cluster per effetto della [[ridondanza (ingegneria)|ridondanza]] di apparati;

* ''[[Load balancing]] Cluster'': è un sistema nel quale le richieste di lavoro sono inviate alla macchina con meno carico di elaborazione distribuendo/bilanciando così il carico di lavoro sulle singole macchine. Questo garantisce tempi minori di processamento di un servizio e minore affaticamento di una macchina;

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=== Vantaggi ===

I vantaggi dell'utilizzo di questo sistema sono:

* L{{'}}''economicità'', infatti questi sistemi sono fino a 15quindici volte più economici dei tradizionali [[supercomputer|supercalcolatori]] rispetto ai quali, a parità di prestazioni, permettono un notevole risparmio sui componenti [[hardware]].

* La ''scalabilità'', dal momento che le risorse sono distribuite.

* ''Facilità di aggiornamento e manutenzione''.

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* Incremento capacità e velocità di calcolo grazie allo sfruttamento di più unità di calcolo, di un'architettura più potente e maggiore disponibilità di memoria.

* Lo sfruttamento della cooperazione per risolvere problemi complessi.

* L{{'}}''affidabilità'', in quanto il sistema continua a funzionare anche in caso di guasti a parti di esso, ovviamente con prestazioni inferiori.

=== Svantaggi ===

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== Implementazioni ==

[[Message Passing Interface|MPI]] è una libreria di programmi di comunicazione tra computer, ampiamente disponibili che permette la scrittura di programmi paralleli nei linguaggi [[Linguaggio di programmazione C|C]], [[Fortran]], [[Python]], [[OCaml]], e molti altri [[Linguaggio di programmazione|linguaggi di programmazione]].

Il mondo Linux supporta vari tipi di software per il ''clustering'', come:

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* [[BOINC]] - Berkeley Open Infrastructure for Network Computing

* [[Gluster]] - The GNU Clustering Platform

* [[Linux-Cluster Project]] [[Global File System]] & HA

* [[Linux Virtual Server]]

* [[Linux-HA]]

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* HP Serviceguard

* HP's [[OpenVMS]]

* [[Microsoft Windows Compute Cluster Server 2003]] (CCS) o [[Microsoft Cluster Server]] (MSCS)

* [[Platform LSF]]

* [[NEC ExpressCluster]]

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* [[Xgrid]] from Apple

* Cluster H.A. NIXO

<!-- da controllare e cercare in archive.org

=== Siti web mantenuti da centri che dispongono anche di cluster computing ===

* {{cita web|http://www.uniclust.it|UniClust}}

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TOP500 è una collaborazione fra [[università di Mannheim]], [[università del Tennessee]] e centro di elaborazione scientifico nazionale di ricerca energetica al [[laboratorio nazionale Lawrence Berkeley]].<br />Al novembre 2006, il [[supercomputer]] più veloce era il sistema [[IBM]] [[Blue Gene|Blue Gene/L]] del [[Department of Energy|Dipartimento per l'energia degli USA]] con le prestazioni di 280.6 [[FLOPS|TeraFLOPS]].

Usare cluster può fornire significativi incrementi di prestazioni contenendo il costo.<br />[[System X]], il supercomputer di [[Virginia Tech]], al giugno 2006 era il ventottesimo supercomputer più potente sulla terra [https://www.top500.org/list/2006/06/100] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20190630193854/https://www.top500.org/list/2006/06/100/ |date=30 giugno 2019 }}. È un cluster da 12.25 [[FLOPS|TeraFLOPS]] costituito da 1100 [[Apple]] [[XServe]] [[PowerPC 970|G5]] a doppio processore da 2.3 [[gigahertz]] ([[RAM]] da 4 [[gigabyte|GB]], [[hard disk|HD]] [[Serial ATA|SATA]] da 80 [[gigabyte|GB]]) con sistema operativo [[macOS]] ed interconnessi tramite [[InfiniBand]]. Il cluster inizialmente era costituito da [[Power Mac G5]] che poi sono stati venduti. Gli [[Xserve|XServe]] sono impilabili e meno voluminosi dei Mac desktop e consentono di realizzare quindi un cluster più compatto. Il costo complessivo del suddetto cluster di Power Mac era $5.2 milioni, un decimo del costo dei più lenti supercomputer costituiti da un unico elaboratore ([[mainframe]]).

Il concetto centrale del cluster [[Beowulf (computer)|Beowulf]] è l'uso di calcolatori commerciali per produrre un'alternativa economica ad un supercomputer tradizionale. Un progetto che ha preso questo concetto portandolo all'estremo era lo [[Stone Soupercomputer]].

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== Bibliografia ==

* {{cita libro|autore=Gregory F. Pfister|titolo=In search of clusters|url=https://archive.org/details/insearchofcluste00pfis|editore=Prentice Hall PTR|anno=1998|lingua=inglese|isbn=978-0-13-899709-0}}

* {{cita libro|autore=Rajkumar Buyya|titolo=High Performance Cluster Computing: Architectures and systems|url=https://archive.org/details/highperformancec0001unse|editore=Prentice Hall PTR|anno=1999|lingua=inglese|isbn=978-0-13-013784-5}}

* {{cita libro|autore=Rajkumar Buyya|titolo=High Performance Cluster Computing: Programming and applications|url=https://archive.org/details/highperformancec0001unse|editore=Prentice Hall PTR|anno=1999|lingua=inglese|isbn=978-0-13-013785-2}}

* {{cita libro|autore=Evan Marcus, Hal Stern|titolo=Blueprints for high availability: designing resilient distributed systems|url=https://archive.org/details/blueprintsforhig00marc|editore=John Wiley & Sons|anno=2000|lingua=inglese|isbn=978-0-471-35601-1}}

* {{cita libro|autore=Karl Kopper|titolo=The Linux Enterprise Cluster: Build a Highly Available Cluster with Commodity Hardware and Free Software|editore=No Starch Press|anno=2005|lingua=inglese|url=http://books.google.it/books?id=wiCGoCq8n4oC|isbn=978-1-59327-036-0}}

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== Collegamenti esterni ==

* {{cita web | 1 = http://www.ieeetfcc.org/ | 2 = IEEE task force on cluster computing, the leading academic community on cluster computing | accesso = 9 dicembre 2006 | urlarchivio = https://web.archive.org/web/20120221092606/http://www.ieeetfcc.org/ | dataarchivio = 21 febbraio 2012 | urlmorto = sì }}

* {{cita web | 1 = http://www.windowsnetworking.com/articles_tutorials/Cluster-Quorums.html | 2 = Understanding How Cluster Quorums Work | accesso = 9 dicembre 2006 | dataarchivio = 10 novembre 2006 | urlarchivio = https://web.archive.org/web/20061110202106/http://www.windowsnetworking.com/articles_tutorials/Cluster-Quorums.html | urlmorto = sì }}

* [http://www.aethia.com/hpc_news.php HPC News] - News sull'HPC