Cluster

Question 1

Ein Cluster ist …

Answer 1

.. eine Bündelung von vernetzten Rechnern

Question 2

Wozu dienen Cluster?

Answer 2

Um die Leistungsfähigkeit hinsichtlich Rechenleistung, Speicherkapazität und Datendurchsatz für rechenintensive Aufgaben zu erhöhen.

Question 3

Leistungsfähigkeit eines Cluster ist beschränkt durch …

Answer 3

• Anzahl der Knoten
• Leistungsfähigkeit der einzelnen Knoten
• Max. Datenübertragungsrate der verwendeten Netzwerktechnologie
• Wartungs und Administrationsaufwand

Question 4

Von einem Cluster spricht man wenn..

Answer 4

• besteht aus miteinander vernetzten eigenständigen Rechnern
• Knoten stehen meist unter Kontrolle eines Masters
• Knoten werden exklusiv für den Cluster verwendet
• Gemeinsamer Datenbestand für alle Knoten

Question 5

Vorteile von Clustern

Answer 5

• Cluster aus Standardkomponenten (Schnelle und kostengünstige Wiederbeschaffung eines Knotens)
• Günstiger als Großrechner
• Flexibitlität Erweiterbarkeit (Dynamische Anpassung auf Bedarf)

Question 6

Nachteil von Clustern

Answer 6

• Hoher Administrationsaufwand (Personalaufwand)
• Hoher Aufwand zum Verteilen und kontrollieren von Anwendungen (Overhead wächst)

Question 8

Glass-House beschreiben

Answer 8

Cluster befinden sich in einem speziell reservierten Raum oder Server Schrank

Question 9

Glass-House Vorteile

Answer 9

• Einfache Wartung und Behebung von fehler
• Bessere Zugriffs-Zutrittskontrolle
• Lässt sich einfacher mit Hochgeschwindigkeitsnetzwerken verbinden

Question 10

Glass-House Nachteile

Answer 10

Ausfall des gesamten Clusters bei Stromausfall/Brand

Question 11

Die meisten Cluster verwenden …

Answer 11

Glass House

Question 12

Campus-Wide (Beschreiben)

Answer 12

• Knoten befinden sich in mehreren Gebäuden eines Instituts oder Firma verteilt
• Anzahl und Position der Knoten ändern sich oft
• Rechner übernehmen nur in der arbeitsfreien Zeit die Rolle der Cluster-Knoten
• NOW Cluster oder Feierabend Cluster

Question 13

Was ist ein NOW-Cluster (Abk.)

Answer 13

Network of Workstation

Question 14

Vorteile Campus-Wide

Answer 14

System ist kaum zu zerstören, wegen dezentralem Aufbau

Question 15

Nachteile Campus-Wide

Answer 15

• Leistung meist deutlich geringer
• inhomogene Hardware
• kein Highspeed Netzwerk

Question 16

Was bedeutet SSI?

Answer 16

Single System Image

Question 17

Was versteckt sich hinter SSI für ein Konzept?

Answer 17

Knoten eines Clusters zu einem großen System zusammenfasst.

Aufträge der benutzer und laufender APplikationen auf einzelne Ressourcen des Clusters verteilt.

Question 18

Welche Aufstellungskonzepte von Clustern gibt es?

Answer 18

• Glass House
• Campus Wide

Question 19

Was zeichnet Hochverfügbarkeits-Cluster / High-Availability Cluster aus?

Answer 19

Besitzen hohe Verfügbarkeit und damit Ausfallsicherheit

Verfügbarkeit durch Redundanz ohne SPOF

Question 20

Was kommt bei Hochverfügbarkeitsclustern zum Einsatz (um diese Hochverfügbar zu mache)?

Answer 20

• Einsatz von USV
• Ersatzrechner, die in Fehlerfall einspringen
• Nicht verfügbarkeit der Knoten hat Priorität, sondern die Verfügbarkeit der Dienste.

Question 21

Welche Grundtypen von HA-Cluster gilt es zu unterscheiden?

Answer 21

• Active/Passive-Cluster oder Hot-Standby-Cluster
• Active/Active Cluster

Question 22

Was zeichnet den Active/Passive Cluster aus? + Vorteil/Nachteil

Answer 22

• Im Normalbetrieb ist mindestens ein Knoten nicht in Verwendung
• Nimmt bei Ausfall eines Knoten dessen Dienste (Failover)

+ ausgeführte Dienste müssen nicht explizit für den Betrieb in Cluster ausgelegt sein

Question 23

Was zeichnet den Active/Active Cluster aus? + Vorteil/Nachteil

Answer 23

• Im Normalbetrieb auf allen Knoten die gleichen Dienste aktiv
• Beim Ausfall übernehmen die noch aktiven Knoten die Anfragen

+ Bessere Lastverteilung

• Dienste müssen explizit für Cluster entwickelt sein

Question 24

Failover ist ..

Answer 24

… die Fähigkeit, beim Ausfall eines Knotens alle Aufgaben automatisch einem anderem Knoten zu übergeben (und so die Ausfallzeit zu minimieren)

Question 25

Failover wird zur Verfügung gestellt vom ..

Answer 25

.. Betriebssystem

Question 26

Beispiel:

Heartbeat für Linux

Answer 26

Mit Heartbeat überwachen sich die Knoten gegenseitig

Fallen Knoten aus, laufen diese auf dem Backup-Knoten

Sind Knoten wieder einsatzbereit, melden sie sich zurück

Verhalten wird als Fallback bezeichnet

Question 27

Welche Architekturen gibt es bei HA Clustern?

Answer 27

• Shared Nothing
• Shared Disk

Question 28

Was ist das Ziel eines HPC?

Answer 28

Eine möglichst hohe Rechenleistung zu erzielen

Question 29

HPC bestehen aus ..

Answer 29

.. handelsüblichen PCs

Question 30

Vorteile HPC

Answer 30

• Geringer Preis
• Herstellerunabhängig
• Schnelle und kostengünstige Ersatzbeschaffung
• Gute Erweiterbarkeit

Question 31

Nachteil HPC

Answer 31

Hoher Administrations und Wartungsaufwand

Question 32

Zugangskonzepte beim Cluster

Answer 32

• Exposed
• Enclosed

Question 33

Exposed Konzept

Answer 33

• Offene Kommunikation
• Kommunikation der Knoten ungeschützt
• Alle Knoten sind für externe Systeme sichtbar
• Knoten sind per LAN verbunden

Question 34

Vorteile & Nachteile Exposed Konzept

Answer 34

+ Sehr günstig

+ Rechner können Cluster schnell zugeordnet werden

• Verwendete Standardprotokolle erzeugen hohen Overhead
• Sicherheitsmechanismen müssen auf jeden Knoten implementiert sein
• Geschützte, verschlüsselte Kommunikationskanäle zw. Knoten
• Netzwerk Overhead
• Rechenleistung f. Verschlüsselung

Question 35

Enclosed Konzept setzt auf …

Answer 35

.. Geschlossene Kommunikation

Question 36

Enclosed Konzept (fakten)

Answer 36

• Kommunikation der Knoten untereinander ist geschützt
• Separates Netzwerk für die Knoten
• Kommunikations-Overhead ist gering
• Nur Masterknoten ist mit Außenwelt verbunden

Question 37

Nachteile Enclosed

Answer 37

• Kosten für das zweite Netzwerk
• Masterknoten meist etwas leistungsfähiger
• Meist restliche Knoten homogen
• Anwendungsgebiet von Master-Slave-Clustern ist der Domain Name Server