集群计算的概述

引言：
集群计算是一种由紧密或松散相连的计算机组成的系统。这些计算机协同工作，从而形成一个单一的实体。这些相连的计算机共同执行各种操作，从而创造出一种“单一系统”的效果。通常情况下，这些计算机通过高速局域网进行连接。
 

为什么集群计算非常重要呢？

1. 集群计算提供了一种相对低成本且非传统的解决方案，适用于大型服务器或大型计算机系统。
2. 它解决了对内容关键性以及流程服务的快速需求问题。
3. 许多组织和IT公司正在采用集群计算技术，以提升其可扩展性、可用性、处理速度以及资源管理能力。同时，这些企业还能以合理的成本实现上述目标。
4. 这确保了计算能力始终处于可用状态。
5. 它提供了一种通用的策略，用于实现和应用并行高性能系统，这种策略与特定的硬件供应商及其产品决策无关。

集群计算的类型：

高性能集群：
HP集群利用计算机集群和超级计算机来解决复杂的计算问题。这些集群被用于执行那些需要多个节点之间进行通信才能完成的任务。它们的设计目的是充分利用多个节点的并行处理能力。

2. 负载均衡集群：

传入的请求会被分配给多个运行着类似程序或拥有类似内容的节点。这样，就不会有某个节点获得过多的任务了。这种分配方式通常适用于网络托管环境。

3. 高可用性集群：

HA集群的设计目的是确保拥有冗余节点，以便在发生任何故障时能够作为备份系统来发挥作用。这种集群能够提供持续稳定的计算服务，比如处理商业活动、管理复杂的数据库、提供客户服务，以及实现网络文件的分发等功能。它们的设计目的就是为用户提供不间断的数据访问能力。

聚类分类：
 

疏散星团：

每个节点都需要 IP 地址，而这些 IP 地址只能通过互联网或网络来访问。这种类型的集群会带来更高的安全隐患。

2. 关闭集群：

这些节点被隐藏在网关节点的后面，因此它们能够提供更强的保护。它们所需的IP地址数量较少，非常适合用于计算任务。

集群计算架构：

• 它的设计理念是，由一系列相互连接的独立计算机组成，这些计算机共同协作，形成一个单一的、独立的系统。
• 它是一组工作站或计算机的组合，它们作为一个统一的、集成化的计算资源来协同工作，这些设备通过高速互连装置相互连接。
• 节点——可以是单处理器网络，也可以是多处理器网络。它具备存储功能、输入/输出功能，同时还有操作系统作为其核心组成部分。
• 两个或更多的节点可以连接在同一条线上，或者每个节点都可以通过局域网单独连接在一起。

集群计算机的组成部分：

1. 集群节点
2. 集群操作系统
3. 交换机或节点之间的互连
4. 网络交换硬件

集群计算的优点：
 

高性能：

这些系统的性能优于大型计算机网络。

2. 易于管理：

集群计算方式易于管理，且实施起来也很简单。

3. 可扩展性：能够随着需求的增加而不断扩展。

资源可以相应地添加到这些集群中。

4. 可扩展性：

通过向网络中添加更多的计算机，可以轻松扩展计算机集群的功能。集群计算能够将有用的资源或网络与现有的计算机系统结合起来使用。

5. 可用性：

当其中一个节点出现故障时，其他节点就会开始发挥作用，从而作为故障节点的代理来继续运行。这样就能确保系统的可用性得到提升。

6. 灵活性：能够灵活应对各种情况。

它可以升级为更高规格的配置，或者可以添加更多的节点。

集群计算的缺点：
 

成本过高：

由于其较高的硬件成本以及复杂的设计结构，其性价比并不高。

2. 找出问题的困难：

很难确定是哪个部件出现了故障。

需要更多的空间：

随着需要更多的服务器来管理和监控系统，基础设施的需求也会相应增加。

集群计算的应用：

• 各种复杂的计算问题都可以被解决。
• 它可以用于空气动力学、天体物理学以及数据挖掘相关的领域。
• 天气预报。
• 图像渲染。
• 各种电子商务应用程序。
• 地震模拟。
• 石油储层模拟。