המסר העיקרי הוא - לקלאסטר, קבוצה של מחשבים המחוברים יחדיו ומשמשים כמחשב וירטואלי אחד, יתרונות משמעותיים, כמו הגדלת רמת הביצועים והאמינות של יכולות המחשוב, לצד אתגרים לא פשוטים, כמו חום ורעש המלווים אותו ומשך הטמעה שעשוי להמשך זמן רב. יחד עם זאת, התפיסה של הקלאסטרים הולכת ומתפשטת כחלופה אטרקטיבית למרכזי נתונים, לכל ארגון בינוני וגדול.
אשכול, צביר מחשבים או קלאסטר (Cluster) הוא קבוצה של מחשבים המחוברים ביניהם, ופועלים יחד כמחשב "וירטואלי" אחד. בדרך כלל מחוברים המחשבים בקלאסטר באמצעות רשת תקשורת מקומית (LAN), והם משמשים בעיקר להגדלת המהירות והאמינות של יכולות המחשוב, מאחר והם מציעים תועלת רבה יותר יחסית לעלות, בהשוואה למחשב בודד. מה שבעבר בוצע על ידי "מחשבי-על" בעידן ה-Mainframe, מתבצע כיום גם בעזרת קלאסטרים ווירטואליזציה.
קלאסטרים אינם רעיון חדש. הכוח המניע לפיתוחם, כבר בשנות ה-60, היה צורך בהורדת עלויות בבניית מחשבים בעלי ביצועים גבוהים או כפי שמגדיר זאת Greg Pfister בספרו, הקלאסטרים הומצאו על ידי הלקוחות, ברגע שלא יכלו לקבל תפוקות מהירות מספיק ממחשב בודד או כשנדרשו לגיבוי. למימוש הקלאסטרים תרמו גם התפתחויות בוירטואליזציה ובתוכנות ניהול, כמו Parallel Virtual Machine (PVM) - תוכנה לרישות מחשבים מקבילי - www.csm.ornl.gov/pvm
שימושים עיקריים
קלאסטרים מספקים תועלות חשובות רבות לארגונים, כמו עלייה ברמת הביצועים, שיפור זמינות, הקלה על העומס ותפוקה גבוהה. מבחינה זו, מדובר בתועלת כלכלית רבת חשיבות. הקלאסטרים הפשוטים זולים יחסית, ומבחינה זו ההחזר על ההשקעה (ROI) מהיר. קלאסטרים מורכבים יותר עולים יותר, ולעיתים אינם מתאימים לצורך של הארגון.
בקלאסטרים ניתן להשתמש למספר מטרות. למשל: להגנה על מערכות קריטיות בארגון, לביצוע משימות מורכבות ועתירות בחישוב, למחשוב רב עצמה, כפתרון לעומס (למשל באוניברסיטאות), לצרכים זמניים ולשימוש עונתי, כאשר יש צורך בעוצמת מחשוב גבוהה רק בחלק מהשנה, ולצורך התאוששות מהירה בעת נפילה של מערכת המחשוב.
מבנה המערכת
את רעיון הקלאסטרים ניתן להסביר בשפה פשוטה בראשי תיבות תלמ"ח ח"ם (תשתית, ליבה, ממשק, חסמים ומאיצים): התשתית היא שני שרתים או יותר מהם מורכב הקלאסטר. הליבה כוללת תוכנת וירטואליזציה המחברת בין המחשבים בקלאסטר, Distributed Lock Manager (DLM), המספק לאפליקציות מבוזרות אמצעים לסנכרן את הגישה שלהן למשאבים משותפים ורכיב המכונה Quorum, שהוא למעשה קונפיגורציית בסיס נתונים של הקלאסטר, בנוסף, יש שתי גישות יישום שונות: Hardware Clustering (או Operating System Clustering) ו-Application Clustering (או Software Clustering). ממשק הניהול יכול להיות דרך הדפדפן, יישום במחשב, שורת הפקודה ועוד. החסמים והאתגרים הם עובדת היות טכנולוגיה זו עדיין בשלבי התפתחות, עלויות יישום, בעיות בבקרת חום והרעש אותו יוצרים הקלאסטרים. המאיצים התומכים בהטמעת המערכת הם בעיקר הצורך בהגדלת יכולות המחשוב, הגמישות, היכולת לנצל משאבים קיימים והצורך במיצוי משאבי חומרה במחירים נמוכים.
הקלאסטר ימוקם בארגון בדטה סנטר. הוא עשוי להוות פתרון מחשוב מלא או פתרון ביניים נוח, לארגונים שלא כדאי להם לרכוש או לשדרג מחשבי עוצמה דוגמת מיינפריים. גם יצרני המחשבים משתמשים בתפיסת הקלאסטר המודולארית, לייצור פתרונות מחשוב עוצמתיים.
הקלאסטרים עומדים היום בתחרות מול חלופות עוצמה מגוונות, בהן שרתי בלייד, מעבדים מרובי ליבה, מחשבים מרובי מעבדים , מערכות 64 ביט ופתרונות GRID.
השפעה נוספת על תחום הקלאסטרים, מגיעה משירותי הווב ותפישת הארכיטקטורה מוכוונת השירות (SOA), כדגם להתמודדות עם הדרישות בבניית יישומים מקושרים. זאת, לצד הרצון בגמישות עסקית, דרך שימוש מקסימאלי במשאבים קיימים ומזעור עלויות. לפי Gartner, אנו צפויים לראות שימוש הולך וגובר בקלאסטרים כמנוע לחדשנות.
עם זאת, על אף כל היתרונות הברורים של הקלאסטרים לארגונים, ישנם עדיין אתגרים איתם נאלצים מיישמים להתמודד. קלאסטרים רבים נכשלים, לאחרים לוקח זמן רב לעבור הטמעה יעילה בארגון, עלויות היישום הן גבוהות ובעיות של חום ורעש מלוות את הקלאסטר ומפריעות לעבודה אופטימאלית.
על המדף
בין החברות המספקות פתרונות בתחום ניתן למצוא את: אמת מחשוב המבצעת פרוייקטים בתחום, בינת המיישמת פתרונות HPC ותשתיות אחסון מקיפות, תוך שילוב בין קלאסטרים לבין פתרונות תקשורת מהירים כגון Infiniband, ופתרונות אבט"מ, עם יכולות אינטגרציה מקצה לקצה, ליגד המספקת פתרונות מתשתיות מחשוב ועד להטמעה, Continuent המציעה את m/Cluster - פתרון וירטואליזציית מסדי נתונים ומוצרים נוספים, Dell מציעה שרתי HPC כמו PowerEdge 1950, PowerEdge 1985 ו-PowerEdge 1855, IBM מציעה את Cluster 1350, קלאסטר Linux ו-Cluster 1600, Oracleמציעה את Real Application Clusters (RAC), Penguine Computing -מציעה אתScyld ClusterWare HPC, קלאסטר לתפוקה גבוהה, בנוסף עלScyld TaskMaster Suite המאפשרת ניהול עומסים דרך ממשק גרפי נוח ו-Scyld Beowulf. Red Hat מציעה את גרסת הביתא של Red Hat Enterprise Linux 5 המאפשרת פתרון וירטאוליזציה, את Red Hat Cluster Suite ואת טכנולוגיות Cluster Logical Volume Manager ו-Global File System, SGI מציעה את SGI Altix XE Cluster, SUN מציעה את SUN Blade 8000 P Modular ואת SUN Cluster, Veritasמציעה את Veritas Cluster Server 5.0 (VCS), תוכנה לקלאסטר מסוג HA, עבור Unix, Linux וחלונות.
עובדות מעניינות
והנה מספר עובדות מעניינות על קלאסטר. - ההיסטוריה של הקלאסטרים קשורה לרשתות תקשורת. אחד המניעים לפיתוח רשתות תקשורת היה קישור משאבים, וכך נוצר הקלאסטר הראשון. - חוק אמדל (Amdahl's Law), אשר פורסם לראשונה בשנת 1967 על ידי עובד IBM בשם ג'ין אמדל, מתאר מתמטית, כיצד חישוב מקבילי עשוי להאיץ, משימות שמבוצעות לרוב באופן טורי. - מתוך רשימת 500 מחשבי העל באתר www.top500.org, 360 הם למעשה קלאסטרים. - פתרון חדש של Force10 Networks מאפשר 24 פורטים של GB Ethernet 10בקופסא של 1U. - חברת VoX Communications הודיעה לאחרונה על הקלאסטר הראשון המיועד ל-VoIP הפועל על מערכת ההפעלה לינוקס. חברת Microway מציעה קלסטר שקט במיוחד בשם WhisperStation.
תחזית
עד שנת 2010, צפוי גידול של 13% בשוק הקלאסטרים, להיקף של 11 מיליארד דולר. הם תופסים כעת 52% משוק ה-HPTC (או High Performance Technical Computing), ערך שצפוי להתייצב תוך כמה שנים על 75%-85% (IDC).
סיכום
מומלץ לשקול יישום קלאסטרים, בעיקר כפתרון להרחבה או שדרוג למיחשוב עוצמה מהיר וגמיש, בארגונים שבהם יש גידול או תנודות בצרכי המחשוב.
התקציר לקוח מתוך תחקיר pCon בשם למה מתאים Cluster?.
הרחבות, ראיונות עם מומחים, טיפים מעשיים וקישורים להעמקה ניתן למצוא בכתובת -
http://www.pcon.co.il/v5/Debrief.asp?debrief=798
למאמרים מקצועיים ואובייקטיביים נוספים של קובי שפיבק, בתחומי מידע מחשבים ואינטרנט, באתר "מאמרים" ראה - http://www.articles.co.il/author/1944
קובי שפיבק Bsc., MBA הוא העורך הראשי של תחקירי pCon ואתר pCon-line. כמי שעוסק במחשבים, על מכלול היבטיהם משנת 1976 וכן כמי שכתב וערך למעלה משמונה מאות תחקירים על כל היבטי המחשוב העיקריים, הוא נמנה על אותם אנשים בודדים בארץ ובעולם, שבאמת ובתמים, מבינים לאן הולך עולם המחשוב ומהן השלכותיו המידיות והעתידיות, על אנשים וארגונים. הוא גם פרסם מספר רב של מאמרים במרבית העיתונים הגדולים והמקצועיים, והופיע פעמים רבות בערוצי הטלוויזיה והרדיו המרכזיים. נכון להיום הוא מייעץ למרבית מנהלי המחשוב בארגונים המובילים בישראל, והוא נחשב בעיני רבים, לגורו של המחשוב העסקי.
