Cluster Flashcards
Ein Cluster ist …
.. eine Bündelung von vernetzten Rechnern
Wozu dienen Cluster?
Um die Leistungsfähigkeit hinsichtlich Rechenleistung, Speicherkapazität und Datendurchsatz für rechenintensive Aufgaben zu erhöhen.
Leistungsfähigkeit eines Cluster ist beschränkt durch …
- Anzahl der Knoten
- Leistungsfähigkeit der einzelnen Knoten
- Max. Datenübertragungsrate der verwendeten Netzwerktechnologie
- Wartungs und Administrationsaufwand
Von einem Cluster spricht man wenn..
- 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
Vorteile von Clustern
- Cluster aus Standardkomponenten (Schnelle und kostengünstige Wiederbeschaffung eines Knotens)
- Günstiger als Großrechner
- Flexibitlität Erweiterbarkeit (Dynamische Anpassung auf Bedarf)
Nachteil von Clustern
- Hoher Administrationsaufwand (Personalaufwand)
- Hoher Aufwand zum Verteilen und kontrollieren von Anwendungen (Overhead wächst)
Glass-House beschreiben
Cluster befinden sich in einem speziell reservierten Raum oder Server Schrank
Glass-House Vorteile
- Einfache Wartung und Behebung von fehler
- Bessere Zugriffs-Zutrittskontrolle
- Lässt sich einfacher mit Hochgeschwindigkeitsnetzwerken verbinden
Glass-House Nachteile
Ausfall des gesamten Clusters bei Stromausfall/Brand
Die meisten Cluster verwenden …
Glass House
Campus-Wide (Beschreiben)
- 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
Was ist ein NOW-Cluster (Abk.)
Network of Workstation
Vorteile Campus-Wide
System ist kaum zu zerstören, wegen dezentralem Aufbau
Nachteile Campus-Wide
- Leistung meist deutlich geringer
- inhomogene Hardware
- kein Highspeed Netzwerk
Was bedeutet SSI?
Single System Image
Was versteckt sich hinter SSI für ein Konzept?
Knoten eines Clusters zu einem großen System zusammenfasst.
Aufträge der benutzer und laufender APplikationen auf einzelne Ressourcen des Clusters verteilt.
Welche Aufstellungskonzepte von Clustern gibt es?
- Glass House
- Campus Wide
Was zeichnet Hochverfügbarkeits-Cluster / High-Availability Cluster aus?
Besitzen hohe Verfügbarkeit und damit Ausfallsicherheit
Verfügbarkeit durch Redundanz ohne SPOF
Was kommt bei Hochverfügbarkeitsclustern zum Einsatz (um diese Hochverfügbar zu mache)?
- Einsatz von USV
- Ersatzrechner, die in Fehlerfall einspringen
- Nicht verfügbarkeit der Knoten hat Priorität, sondern die Verfügbarkeit der Dienste.
Welche Grundtypen von HA-Cluster gilt es zu unterscheiden?
- Active/Passive-Cluster oder Hot-Standby-Cluster
- Active/Active Cluster
Was zeichnet den Active/Passive Cluster aus? + Vorteil/Nachteil
- 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
Was zeichnet den Active/Active Cluster aus? + Vorteil/Nachteil
- 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
Failover ist ..
… die Fähigkeit, beim Ausfall eines Knotens alle Aufgaben automatisch einem anderem Knoten zu übergeben (und so die Ausfallzeit zu minimieren)
Failover wird zur Verfügung gestellt vom ..
.. Betriebssystem
Beispiel:
Heartbeat für Linux
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
Welche Architekturen gibt es bei HA Clustern?
- Shared Nothing
- Shared Disk
Was ist das Ziel eines HPC?
Eine möglichst hohe Rechenleistung zu erzielen
HPC bestehen aus ..
.. handelsüblichen PCs
Vorteile HPC
- Geringer Preis
- Herstellerunabhängig
- Schnelle und kostengünstige Ersatzbeschaffung
- Gute Erweiterbarkeit
Nachteil HPC
Hoher Administrations und Wartungsaufwand
Zugangskonzepte beim Cluster
- Exposed
- Enclosed
Exposed Konzept
- Offene Kommunikation
- Kommunikation der Knoten ungeschützt
- Alle Knoten sind für externe Systeme sichtbar
- Knoten sind per LAN verbunden
Vorteile & Nachteile Exposed Konzept
+ 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
Enclosed Konzept setzt auf …
.. Geschlossene Kommunikation
Enclosed Konzept (fakten)
- Kommunikation der Knoten untereinander ist geschützt
- Separates Netzwerk für die Knoten
- Kommunikations-Overhead ist gering
- Nur Masterknoten ist mit Außenwelt verbunden
Nachteile Enclosed
- Kosten für das zweite Netzwerk
- Masterknoten meist etwas leistungsfähiger
- Meist restliche Knoten homogen
- Anwendungsgebiet von Master-Slave-Clustern ist der Domain Name Server
