OCEL001 Comércio Eletrônico Módulo 9_1: Clusters. Prof. Charles Christian Miers.

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1 OCEL001 Comércio Eletrônico Módulo 9_1: Clusters Prof. Charles Christian Miers

2 Redundância e Alta Disponibilidade Redundância: Duplicação de um elemento da infraestrutura de TI Eliminação de pontos únicos de falhas Permite continuar o funcionamento da rede no caso de falha do componente duplicado Alta Disponibilidade / High-Availability (HA): Implementar redundância nos componentes funcionais para eliminar pontos únicos de falha Sistema que resiste a falha de componentes 2

3 Eliminação do Ponto único de falha Procurar cobrir os itens que falham mais frequentes, usando redundância Procurar depois cobrir qualquer componente, ainda que improvável Shit happens Dependendo da necessidade, procurar cobrir a falha de qualquer componente 3

4 Principais redundâncias Principais redundâncias: Enlaces Equipamentos de rede Servidores Componentes de servidores e equipamentos Exemplo: fonte, disco, etc. 4

5 Configurações de HA Ativo/Ativo: Conjunto de HW usados de forma paralela / simultânea Ativo/Passivo: Hardware primário fica ativo enquanto que os outros ficam em standby, sendo utilizados somente se o primário falhar N+1: N componentes ficam ativos, enquanto que um fica em standby No caso de falha de um dos ativos, o backup assume o lugar N+2: análogo ao N+1, porém com dois backups N+M: análogo ao N+1, porém com M backups 5

6 Ativo/Ativo x Ativo/Passivo Ativo/Ativo Ativo/Passivo IIS IIS IIS Servidor SQL Ativo Servidor SQL Passivo 6

7 Rede com Redundância Trunking: Enlaces duplicados ao mesmo switch Ativo/Ativo IEEE 802.3ad Entre servidor e switch ou entre switches Aumenta a vazão do enlace quando ambos estão operacionais Servidor Switches Clientes 7

8 Rede com Redundância (Cont.) Servidor Dual-Homing Server: Enlaces duplicados entre switches diferentes Complexo Exemplo: um único IP ou múltiplos IPs por servidor?) Switches Switches: Protocolo Spanning Tree (STP) Configuração A/P Clientes 8

9 Rede com Redundância (Cont.) Elementos críticos ligados em dois equipamentos diferentes Previne contra falha em equipamentos e enlaces Pode exigir uso de protocolos especializados (OSPF, BGP, VRRP) ou soluções de balanceamento de carga Custo! 9

10 Redundância em componentes Exemplo: Fontes redundantes Fonte Chenbro 1+1 Fonte Chenbro

11 Redundância em componentes Blade servers: Opção de redundância em fontes, ventilação, módulos de gerenciamento, switches Ex: redundância de Rede em Blade Dell (fonte: Dell.com) 11

12 Servidores Redundantes - Cluster Cluster Computing: Sistema que compreende dois ou mais servidores que trabalham em conjunto para processar aplicações ou executar tarefas de maneira transparente ao usuário, simulando um único recurso para o usuário final (Computador Virtual). Sistema Auxiliar de provisionamento monitora os servidores para determinar questões como balanceamento de carga ou para redistribuição de pedidos em caso de falhas Interno ou externo ao cluster Hardware normalmente homogêneo Conexão dedicada entre os nós via rede local (gigabit ethernet) Sincronização de estado entre servidores Heartbeat: verificação se o outro nó está ativo 12

13 Exemplo Cluster HA para Servidor de Arquivos IP virtual do cluster 13

14 IP virtuais Cluster possuem a necessidade que os pacotes sejam enviados/recebidos de um IP Soluções: Multicast MAC Multicast IGMP Multicast usando Hub 14

15 Topologia do cluster de uso geral 15

16 Solicitação de um recurso 16

17 Escolhendo o nó de atendimento 17

18 Encaminhando a solicitação 18

19 Buscando o arquivo 19

20 Retorno do arquivo solicitado 20

21 Processamento do requisição 21

22 Retorno do resultado 22

23 Definindo o destinatário 23

24 O resultado é entregue 24

25 Escalabilidade Vertical x Horizontal Escalabilidade Vertical: Aumento de recursos do sistema através de upgrades no hardware existente ou substituição do hardware existem por outro de maior capacidade Escalabilidade Horizontal: Aumento de servidores para atender a demanda (novos servidores trabalhando em paralelo com servidores antigos) Ex.: Clusters Software de provisionamento deve tratar o paralelismo Como benefício auxiliar, há um aumento de disponibilidade 25

26 Balanceador de carga Ambas estações clientes querem acessar TCP Balanceador escuta na porta 80 TCP externa ( ) e deve balancear para a TCP Balanceador monitora os servidores (ping, tempo de resposta de conexão, etc.) Ocorre o balanceamento para o servidor ativo que estiver com menor carga 26

27 Balanceador de carga (Cont.) Outras características: Suporte a cargas assimétricas Servidores com diferentes capacidades Ativação por prioridade Habilita servidores adicionais conforme a carga Exemplos de hardwares: Cisco ACE 4710 (Application Control Engine) Foundry/Brocade ServerIron 27

28 Cluster exemplo: Tianhe 1A Construção de um Cluster de Computadores de Balanceamento de Carga para Servidor Web 28

29 Cluster exemplo: Jaguar Construção de um Cluster de Computadores de Balanceamento de Carga para Servidor Web 29

30 Tupã Fonte: 30

31 Tupã (Cont.) 31

32 Tupã (Cont.) 32

33 Titan 33

34 Tianhe-2 34

35 Tianhe-2 (Cont.) 35

36 Cluster de Computadores Cluster de Alto Desempenho 36

37 Cluster de Computadores (Cont.) Cluster de Alta Disponibilidade 37

38 Cluster de Computadores (Cont.) Cluster de Alta Confiabilidade 38

39 Cluster de Computadores (Cont.) Cluster de Balanceamento de Carga 39

40 Computação em grade São sistemas de suporte à execução de aplicações paralelas que acoplam recursos heterogêneos distribuídos, oferecendo acesso consistente e barato aos recursos, independente de sua posição física Possibilita agregar recursos computacionais variados e dispersos em um único supercomputador virtual, acelerando a execução de várias aplicações paralelas 40

41 Computação em Grade 41

42 Computação em Grade (Cont.) Representação lógica 42

43 Computação em Grade (Cont.) Arquitetura genérica: Aplicações: São as aplicações que compartilham recursos gerenciados de modo controlado Coletiva: Descoberta, corretagem, monitoração e controle dos grupos de recursos Recursos: Acesso seguro e gerenciado aos recursos individuais Base: São os recursos físicos, como computadores, armazenamento, redes, sensores, programas e dados 43

44 Casos: SETI Institute Search for Extraterrestrial Intelligence Alguns patrocinadores: NASA Ames Research Center NASA Headquarters National Science Foundation Department of Energy US Geological Survey Entre outros 44

45 SETI Analisar dados reunidos por radiotelescópios na busca de evidências de comunicação alienígena inteligente Muita informação para pouco poder computacional disponível 45

46 UK e-science Grid Fonte: 46

47 47

48 Leitura Recomendada: GUO, S. Hadoop Operations and Cluster Management Cookbook. Packt Publishing, SPECTOR, D. H. M. Building Linux clusters: scaling Linux for scientific and enterprise applications. Cambridge, MA: O Reilly, VETTER, J. S. Contemporary High Performance Computing: From Petascale toward Exascale (Chapman & Hall/CRC Computational Science). Chapman and Hall/CRC,

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