5. Cluster de Servidores

Un cluster de servidores en un conjunto de varios servidores que se construyen e instalan para trabajar como si fuesen uno solo. Es decir, un cluster es un grupo de ordenadores que se unen mediante una red de alta velocidad, de tal forma que el conjunto se ve como un único ordenador, mucho más potente que los ordenadores comunes.
Una de sus principales ventajas es que no es necesario que los equipos que lo integren sean iguales a nivel hardware ni que dispongan del mismo sistema operativo, lo que permite reciclar equipos que se encontraban anticuados o en desuso y rentabilizar su uso mediante un cluster de servidores.
Con este tipo de sistemas se busca conseguir cuatro servicios principales, aunque, en general, según el tipo de cluster que utilicemos, obtendremos una combinación de varios de ellos:

• Alta disponibilidad.
• Alto rendimiento.
• Balanceo de carga.
• Escalabilidad.

Interesante : Los clusters son sistemas tan fiables que organizaciones como Google y Microsoft los utilizan para poner en marcha sus portales. Por ejemplo, en el año 2003, el cluster Google llegó a estar conformado por más de 15 000 ordenadores personales.

 Cluster de raspberry pi

5.1 Clasificación de los Cluster.

Podemos realizar la clasificación de los clusters en función de varios conceptos, pero todos ellos relacionados con los servicios que ya hemos mencionado.
Atendiendo a estas características hablamos de tres tipos de clusters:

• Clusters de alto rendimiento (HC o High Performance Clusters). Este tipo de sistemas ejecutan tareas que requieren de una gran capacidad de cálculo o del uso de grandes cantidades de memoria.Cuando están realizando este tipo de tareas, los recursos del cluster son utilizados casi en exclusiva durante periodos de tiempo que pueden ser bastante largos.
• Clusters de alta disponibilidad (HA o High Availability). Con estos clusters se busca dotar de disponibilidad y confiabilidad a los servicios que ofrecen. Para ello se utiliza hardware duplicado, de modo que al no tener un único punto de fallos (aunque se produzca una avería en un componente siempre habrá otro que pueda realizar el mismo trabaja), se garantiza la disponibilidad del sistema. Por otra parte, incorporan software de detección y recuperación ante fallos, con objeto de hacer más confiable el sistema para su uso.
• Clusters de alta eficiencia (HT o High Throughput). En estos sistemas el objetivo central de diseño es que se puedan ejecutar el mayor número de tareas en el menor tiempo posible, entendiendo que hablamos de tareas individuales cuyos datos no tienen dependencia entre sí.

Otro tipo de clasificación de los clusters de servidores viene dada por su ámbito de uso, donde hablaremos de dos tipos:

• Clusters de infraestructuras comerciales, que conjugan la alta disponibilidad con la alta eficiencia. 
• Clusters científicos, que en general son sistemas de alto rendimiento. Lo cierto es que muchas de las características de las arquitecturas de hardware y software son las mismas en todos estos tipos de clusters, aunque luego los requisitos de las  aplicaciones que funcionen sobre ellos sean muy distintos. Esto hace que un determinado tipo de cluster pueda también presentar características de los otros.

5.2 Componentes de los Clusters

Los componentes no tienen por qué ser de la misma marca, modelo o características físicas. Entre estos componentes están:

• Nodos: es el nombre genérico que se dará a cualquier máquina que utilicemos para montar un cluster, como pueden ser ordenadores de sobremesa o servidores. Aún cuando podemos utilizar cualquier tipo de hardware para montar nuestro sistema, es siempre buena idea que haya cierto parecido entre las capacidades de todos los nodos  ya que, en caso contrario, habrá siempre cierta tendencia o enviar el trabajo a realizar a aquel equipo que disponga de una mayor capacidad de procesamiento. 

• Sistema operativo: podemos utilizar cualquier sistema operativo que tenga dos características básicas: debe ser multiproceso y multiusuario. Es también conveniente que sea fácil acceder o él y usarlo, para facilitar el trabajo sobre el mismo.

• Conexión de Red: es necesario que los distintos nodos de nuestra red estén conectados entre sí. Para ello podemos utilizar una conexión Ethernet u otros sistemas de alta velocidad.

• Middleware: es el nombre que recibe el software que se encuentra entre el sistema operativo y las aplicaciones. Su objetivo es que el usuario del cluster tenga la sensación de estar frente a un único superordenador ya que provee de una interfaz única de acceso al sistema. Mediante este software se consigue optimizar el uso del sistema y realizar operaciones de balanceo de carga, tolerancia de fallos, etc. Se ocupa, además, de detectar nuevos nodos que vayamos añadiendo al clúster, dotándolo de una gran posibilidad de escalabilidad.

• Sistema de almacenamiento: cuando trabajamos con clusters podemos hacer uso de un sistema de almacenamiento interno en los equipos, utilizando los discos duros de manera similar a como lo hacemos en un PC, o bien recurrir a sistemas de almacenamiento más complejos, que proporcionarán una mayor eficiencia y disponibilidad de los datos, como son los dispositivos NAS (Network Attaches Storage) o las redes SAN (Storage Area Network).