Clúster de computadoras

Un clúster de computadoras es una agrupación de múltiples sistemas informáticos conectados entre sí que funcionan como una sola computadora. Estos sistemas se pueden utilizar para realizar tareas complejas, como el procesamiento de grandes cantidades de datos, y se caracteriza por su alta eficiencia y escalabilidad.

¿Qué es un clúster de computadoras? Esta es una pregunta cada vez más frecuente entre los usuarios de tecnología.

Un clúster de computadoras se trata de la agrupación de varios equipos interconectados entre sí para formar un único sistema informático. Esto se consigue aprovechando la potencia combinada de todos ellos para ejecutar tareas complejas, como el procesamiento simultáneo o masivo de datos, con alta eficiencia y escalabilidad.

En lo que sigue explicaremos en detalle qué es y para qué sirve un clúster de computadoras, así como sus diferencias con el grid y el cloud computing. Asimismo conocerás sus aplicaciones actuales, los tipos que existen y las ventajas e inconvenientes que brindan estos sistemas informáticos.

Funcionamiento de un clúster de computadoras

El objetivo principal de un clúster de computadoras es aumentar el rendimiento y la capacidad informática sin tener que comprar equipos individualmente. El usuario puede agregar o quitar recursos según sea necesario para satisfacer sus necesidades.

Los clústeres generalmente están compuestos por varios nodos, cada uno con su propio procesador, memoria RAM y disco duro. Estos nodos se conectan entre sí mediante redes Ethernet o Fibra óptica. Lo anterior, permite el intercambio de datos entre los miembros del clúster.

Hay dos tipos principales de clústeres: el «clustering almacenado» (que se utiliza para aumentar la capacidad) y el «clustering paralelo» (que se usa para mejorar el rendimiento). Estos dos tipos proporcionan ventajas en función del tipo de aplicaciones que se van a ejecutar en ellos.

Ventajas del Clúster:

Alta disponibilidad. Los componentes redundantes permiten la continuación del servicio en caso de falla.
Escalabilidad. Es posible ampliar fácilmente los recursos agregando nuevos nodos al clúster cuando sea necesario.
Alto rendimiento. El procesamiento distribuido permite mayor velocidad y menor tiempo de respuesta para las solicitudes hechas al sistema.
Menores costes. En lugar de comprar equipamiento caro, los usuarios pueden optar por una solución más barata implementando un clúster con hardware más sencillo.

Diferencias entre clúster, grid y cloud

Las principales diferencias entre un clúster, una cuadrícula y una nube se relacionan principalmente con el uso de recursos informáticos. Estos tres tipos de entornos tienen sus propias ventajas y desventajas, que deben ser consideradas al momento de elegir el mejor para su aplicación.

Clúster. Un clúster es un conjunto de computadoras interconectadas que trabajan juntas para proporcionar servicios de computación y almacenamiento. Están diseñados para proporcionar alta disponibilidad, escalabilidad y eficiencia en la asignación de recursos. Un clúster está formado por nodos dedicados a la misma tarea, comunicándose entre sí mediante conexiones directas o redes locales virtuales (VLAN).
Cuadrícula. Una cuadrícula es un tipo de infraestructura en la que los recursos informáticos se comparten entre varios ordenadores. Es decir, que los recursos pueden ser asignados dinámicamente, lo que permite distribuir cargas pesadas entre varios sistemas. Las cuadrículas son útiles para trabajar con grandes cantidades de datos o ejecutar aplicaciones complejas en paralelo.
Cloud. La nube se refiere al uso compartido de hardware y software basado en Internet. En lugar de almacenar todos sus datos localmente, los usuarios pueden acceder a ellos a través del Internet desde cualquier lugar del mundo utilizando servidores remotos administrados por proveedores externos. Esto ofrece flexibilidad y escalabilidad a las empresas sin la necesidad de invertir en equipamiento informático costoso o mantener servidores internamente.

Dicho en otras palabras, los clústeres son útiles para proporcionar alta disponibilidad y escalabilidad, las cuadrículas permiten distribuir cargas pesadas entre varios sistemas. Mientras que la nube permite acceder a los recursos desde cualquier lugar sin necesidad de invertir en hardware caro o mantener servidores internamente.

Aplicaciones de los clústeres de computadoras

Los clústeres de computadoras son ideales para cualquier organización que necesite procesar grandes cantidades de datos o realizar tareas intensivas en tiempo real, como en la industria financiera, el diseño gráfico o la minería de datos.

Aquí hay algunas formas en las que los clústeres pueden ayudar a su organización:

Rendimiento mejorado. Los clústeres permiten distribuir el trabajo entre varias computadoras conectadas, lo que hace que los procesos se ejecuten más rápido. Esto es particularmente útil para tareas intensivas en CPU, como el renderizado 3D y la codificación de vídeo.
Mayor almacenamiento. Muchos clústeres cuentan con varios discos duros conectados entre sí, lo que permite una mayor capacidad de almacenamiento y redundancia si un disco falla.
Escalabilidad. Los clústeres permiten agregar nuevos nodos a medida que crece la carga de trabajo. Lo que implica que su organización no tiene que invertir en hardware costoso y obsoleto si desea expandirse o realizar grandes proyectos de investigación y desarrollo sin interrupciones.
Menor coste total de propiedad (TCO). Debido a la redundancia incorporada y el uso compartido del hardware entre varios nodos, los clústeres generalmente resultan ser más baratos a largo plazo comparados con soluciones individuales basadas en servidores dedicados o equipamiento informático personalizado costoso.
Seguridad mejorada. La redundancia garantiza una menor probabilidad de falla del sistema debido a problemas mecánicos o humanos, así como un mayor nivel de seguridad para sus datos al replicarlos automáticamente entre varios nodos del clúster.

Tipos de clústeres de computadoras

Los clústeres se pueden dividir en tres tipos principales: los clústeres compartidos, los clústeres independientes y los clústeres paralelos.

Los clústeres compartidos se utilizan cuando dos o más computadoras usan recursos comunes, como almacenamiento, memoria y procesamiento. Esta configuración es útil cuando se necesita escalar la capacidad del sistema informático para satisfacer las necesidades cambiantes del usuario.
Los clústeres independientes son aquellos donde cada nodo tiene su propio almacenamiento, memoria y procesamiento. Esta configuración es útil para las aplicaciones que requieren alta disponibilidad o redundancia. Puesto que si un nodo falla, el resto del clúster todavía está funcionando correctamente.
Los clústeres paralelos se utilizan cuando hay necesidad de realizar muchas tareas simultáneamente. En este tipo de clúster, cada nodo tiene su propia memoria y procesador, pero trabajan juntos para completar la misma tarea rápidamente. Esta configuración es ideal para entornos con gran cantidad de datos o análisis complejos.

En resumen, existen varios tipos de clústeres informáticos que proporcionan diferentes ventajas dependiendo del entorno en el que se van a utilizar. Los clústeres compartidos brindan escalabilidad adicional, los clústeres independientes permiten alta disponibilidad, y los clústeres paralelos son ideales para análisis intensivos en datos grandes volúmenes.

Ventajas y desventajas de los clústeres

Los clústeres son una herramienta muy utilizada en la actualidad para compartir recursos y mejorar el rendimiento de los sistemas informáticos. Esta tecnología se ha convertido en una parte importante de muchas empresas. Ya que ofrece numerosas ventajas. Aún así, también presenta algunas desventajas que deben ser consideradas antes de implementarla.

Ventajas:

Mejora la fiabilidad. Los clústeres permiten a los usuarios distribuir la carga entre varios servidores para incrementar la disponibilidad del sistema. Esto significa que si un servidor falla, otro podrá reemplazarlo sin interrupción en el servicio.
Aumento de la escalabilidad. La escalabilidad es un aspecto importante a considerar al diseñar un sistema informático. Los clústeres permiten añadir nuevos nodos cuando sea necesario y así garantizan el buen funcionamiento del sistema incluso cuando hay un gran volumen de trabajo.
Mejora el rendimiento. Al dividir los procesos entre varios servidores, se puede lograr un mejor rendimiento general del sistema. Esto permite llevar a cabo tareas computacionalmente complejas con mayor eficiencia y rapidez.
Reducción de costes. Los clústeres permiten compartir recursos entre varios equipos, lo que reduce los costes asociados con la adquisición y mantenimiento de hardware individual para cada servidor.

Desventajas:

Mayor complejidad. Los clústeres son más complicados de configurar y mantener que otros tipos de servidores individuales ya que hay que establecer comunicaciones entre todos los nodos del clúster para garantizar su buen funcionamiento. Además, están sujetos a problemas comunes tales como fallos en las conexiones entre nodos o interrupciones en el servicio causadas por errores en el software instalado en los equipos del clúster.
Coste elevado. Aunque puedan reducirse los costes en comparación con otros tipos de servidores, la puesta en marcha y mantenimiento de clústeres puede resultar cara debido al hardware especializado requerido para su correcta configuración y al personal cualificado necesario para operarlos adecuadamente.