Cluster Computing คือ ชุดของคอมพิวเตอร์ที่เชื่อมต่อตั้งแต่ 3 Node ขึ้นไป ซึ่งทำงานร่วมกันเพื่อให้ทำหน้าที่เป็นเอนทิตีเดียว คอมพิวเตอร์ที่เชื่อมต่อจะดำเนินการทั้งหมดเข้าด้วยกันจึงทำให้เกิดแนวคิดของระบบเดียว โดยทั่วไปคลัสเตอร์จะเชื่อมต่อผ่านเครือข่ายท้องถิ่นที่รวดเร็ว (LAN)
ทำไม Cluster Computing จึงมีความสำคัญ ?
- การประมวลผลแบบคลัสเตอร์ให้โซลูชันคอมพิวเตอร์เซิร์ฟเวอร์ขนาดใหญ่หรือเมนเฟรมที่มีราคาไม่แพงและไม่ธรรมดา
- ช่วยแก้ไขความต้องการการวิจารณ์เนื้อหาและกระบวนการบริการได้รวดเร็วยิ่งขึ้น
- องค์กรและบริษัทไอทีหลายแห่งกำลังใช้การประมวลผลแบบคลัสเตอร์เพื่อเพิ่มความสามารถในการปรับขนาด ความพร้อมใช้งาน ความเร็วในการประมวลผล และการจัดการทรัพยากรในราคาที่ประหยัด
- ช่วยให้มั่นใจได้ว่าพลังในการคำนวณจะพร้อมใช้งานอยู่เสมอ
- โดยให้กลยุทธ์ทั่วไปเพียงแนวทางเดียวสำหรับการนำไปใช้และการประยุกต์ใช้ระบบประสิทธิภาพสูงแบบคู่ขนานที่ไม่ขึ้นกับผู้จำหน่ายฮาร์ดแวร์บางรายและการตัดสินใจเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ของพวกเขา
ประเภทของ Cluster Computing
1. High performance (HP) clusters
HP ใช้คลัสเตอร์คอมพิวเตอร์และซูเปอร์คอมพิวเตอร์เพื่อแก้ปัญหาการคำนวณล่วงหน้า ใช้เพื่อทำหน้าที่ที่ต้องใช้โหนดในการสื่อสารขณะทำงาน ออกแบบมาเพื่อใช้ประโยชน์จากพลังการประมวลผลแบบขนานของโหนดต่างๆ
2. Load-balancing clusters
คำขอที่เข้ามาจะถูกแจกจ่ายสำหรับทรัพยากรในโหนดต่างๆ ที่รันโปรแกรมที่คล้ายคลึงกันหรือมีเนื้อหาที่คล้ายคลึงกัน ซึ่งจะป้องกันไม่ให้โหนดเดียวได้รับงานในปริมาณที่ไม่สมส่วน โดยทั่วไปการแจกจ่ายประเภทนี้จะใช้ในสภาพแวดล้อมเว็บโฮสติ้ง
3. High Availability (HA) Clusters
คลัสเตอร์ HA ได้รับการออกแบบมาเพื่อรักษาโหนดสำรองที่สามารถทำหน้าที่เป็นระบบสำรองในกรณีที่เกิดความล้มเหลว มีบริการคำนวณที่สม่ำเสมอ เช่น กิจกรรมทางธุรกิจ ฐานข้อมูลที่ซับซ้อน การบริการลูกค้า เช่น เว็บไซต์อิเล็กทรอนิกส์ และการกระจายไฟล์เครือข่าย ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้มีข้อมูลพร้อมใช้อย่างต่อเนื่องแก่ลูกค้า
การจำแนกประเภทคลัสเตอร์
1. คลัสเตอร์แบบเปิด
ทุกโหนดต้องการ IP Address และเข้าถึงได้ทางอินเทอร์เน็ตหรือเว็บเท่านั้น คลัสเตอร์ประเภทนี้ทำให้เกิดข้อกังวลด้านความปลอดภัยที่ได้รับการปรับปรุง
2. คลัสเตอร์แบบปิด
โหนดถูกซ่อนอยู่หลังโหนดเกตเวย์ และให้การป้องกันที่เพิ่มขึ้น พวกเขาต้องการที่อยู่ IP น้อยลงและเหมาะสำหรับงานคอมพิวเตอร์
สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์คลัสเตอร์ :
- ได้รับการออกแบบด้วยอาร์เรย์ของคอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องที่เชื่อมต่อถึงกันและระบบคอมพิวเตอร์ที่ทำงานรวมกันเป็นระบบเดี่ยวแบบสแตนด์อโลน
- เป็นกลุ่มของเวิร์กสเตชันหรือคอมพิวเตอร์ที่ทำงานร่วมกันเป็นทรัพยากรการคำนวณแบบบูรณาการเดียวที่เชื่อมต่อผ่านการเชื่อมต่อระหว่างกันความเร็วสูง
- โหนด – ไม่ว่าจะเป็นเครือข่ายเดียวหรือหลายตัวประมวลผลที่มีหน่วยความจำ ฟังก์ชันอินพุตและเอาต์พุต และระบบปฏิบัติการ
- มีการเชื่อมต่อโหนดตั้งแต่สองโหนดขึ้นไปในบรรทัดเดียว หรือทุกๆ โหนดอาจเชื่อมต่อแยกกันผ่านการเชื่อมต่อ LAN
ส่วนประกอบของคลัสเตอร์คอมพิวเตอร์ :
- โหนดคลัสเตอร์
- ระบบปฏิบัติการที่รองรับคลัสเตอร์
- สวิตช์หรือโหนดเชื่อมต่อระหว่างกัน
- ฮาร์ดแวร์สวิตช์เครือข่าย
ข้อดีของ Cluster Computing :
1. ประสิทธิภาพสูง :
ระบบให้ประสิทธิภาพที่ดีขึ้นและดีขึ้นกว่าเครือข่ายคอมพิวเตอร์เมนเฟรม
2. ง่ายต่อการจัดการ :
Cluster Computing สามารถจัดการและนำไปใช้ได้ง่าย
3. ปรับขนาดได้ :
สามารถเพิ่มทรัพยากรไปยังคลัสเตอร์ได้ตามลำดับ
4. ความสามารถในการขยาย :
คลัสเตอร์คอมพิวเตอร์สามารถขยายได้อย่างง่ายดายโดยการเพิ่มคอมพิวเตอร์เพิ่มเติมในเครือข่าย การคำนวณแบบคลัสเตอร์สามารถรวมทรัพยากรเพิ่มเติมหรือเครือข่ายต่างๆ เข้ากับระบบคอมพิวเตอร์ที่มีอยู่ได้
5. ความพร้อมใช้งาน :
โหนดอื่นจะทำงานเมื่อโหนดหนึ่งล้มเหลวและจะทำหน้าที่เป็นพร็อกซีสำหรับโหนดที่ล้มเหลว สิ่งนี้ทำให้แน่ใจได้ว่ามีความพร้อมใช้งานที่เพิ่มขึ้น
6. ความยืดหยุ่น :
สามารถอัพเกรดเป็นข้อกำหนดที่เหนือกว่าหรือสามารถเพิ่มโหนดเพิ่มเติมได้
ข้อเสียของ Cluster Computing :
1. ต้นทุนสูง :
ไม่คุ้มทุนมากนักเนื่องจากมีฮาร์ดแวร์และการออกแบบที่สูง
2. ปัญหาในการหาข้อผิดพลาด :
เป็นการยากที่จะค้นหาว่าส่วนประกอบใดมีข้อบกพร่อง
3. ต้องการพื้นที่เพิ่มเติม :
โครงสร้างพื้นฐานอาจเพิ่มขึ้นเนื่องจากจำเป็นต้องมีเซิร์ฟเวอร์มากขึ้นในการจัดการและตรวจสอบ
การใช้งาน Cluster Computing :
- ปัญหาการคำนวณที่ซับซ้อนต่างๆ สามารถแก้ไขได้
- สามารถใช้ในการใช้งานแอโรไดนามิก ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ และในการทำเหมืองข้อมูล
- การพยากรณ์อากาศ.
- การแสดงผลภาพ
- แอพพลิเคชั่นอีคอมเมิร์ซต่างๆ
- การจำลองแผ่นดินไหว
- การจำลองอ่างเก็บน้ำปิโตรเลียม
