Cluster (Cụm) là gì ?

Cluster là gì?

Cluster thường được xác định là nhóm hoặc tập hợp các mục có đặc điểm tương tự hoặc khác nhau. Nhóm hoặc tập hợp các mục tạo thành một cụm. Dưới đây là ba định nghĩa về cluster liên quan chủ yếu đến công nghệ.

Máy tính doanh nghiệp

Trong hệ thống máy tính, một cluster là một nhóm máy chủ và tài nguyên khác hoạt động như một hệ thống duy nhất và cho phép tính sẵn có cao, cân bằng tải và xử lý song song. Những hệ thống này có thể từ một hệ thống hai nút gồm hai máy tính cá nhân (PC) cho đến một siêu máy tính có kiến trúc cluster.

Máy tính cá nhân

Trong công nghệ lưu trữ PC, một cụm là đơn vị logic của việc lưu trữ tệp trên ổ cứng và được quản lý bởi hệ điều hành máy tính. Bất kỳ tệp nào được lưu trữ trên ổ cứng đều chiếm một hoặc nhiều cluster của bộ nhớ. Các cụm của một tệp được theo dõi trong bảng phân bổ tệp (FAT) của ổ cứng. Khi người dùng đọc một tệp, toàn bộ tệp được lấy ra mà không cần người dùng biết nó được lưu trữ ở đâu.

Do một cụm là một đơn vị logic chứ không phải vật lý – nó không được tích hợp sẵn vào ổ cứng – kích thước thay đổi. Số cụm tối đa trên ổ cứng phụ thuộc vào kích thước một mục FAT. Mục FAT của DOS 4.0 có độ dài 16 bit, cho phép tối đa 65.536 cluster. Windows 95 OSR2 hỗ trợ mục FAT 32 bit, cho phép đủ cluster để hỗ trợ lên đến 2 TB dữ liệu, giả sử ổ cứng có đủ dung lượng.

Trong một cụm, tệp nhỏ nhất – hoặc thậm chí một thư mục – chiếm toàn bộ cụm. Do đó, một tệp có 10 byte sẽ chiếm 2.048 byte nếu đó là kích thước cụm. Nhiều hệ điều hành đặt kích thước cụm mặc định là 4.096 byte hoặc 8.192 byte. Cho đến khi Microsoft Windows 95 OSR2 ra đời, ổ cứng lớn nhất có thể được hỗ trợ trong một phân vùng duy nhất là 512 MB. Các ổ cứng lớn hơn có thể được chia thành tối đa bốn phân vùng, mỗi phân vùng có một FAT có khả năng hỗ trợ 512 MB các cụm.

Terminal và máy trạm

Trong một số sản phẩm, một cluster là một nhóm các thiết bị kết nối vào một đơn vị điều khiển chung.

Ứng dụng và lợi ích của việc tạo cluster

Ứng dụng cluster, cho dù nằm trong hệ điều hành hay là một công cụ riêng biệt, hỗ trợ nhiều yêu cầu quan trọng của người dùng và thuộc vào các danh mục sau:

Tính toán hiệu năng cao

Tính toán hiệu năng cao (HPC) được đạt được bằng cách sử dụng khả năng xử lý của nhiều nút xử lý trong cluster và thêm thiết bị vào hệ thống. Phần mềm tạo cluster đảm bảo các tài nguyên bổ sung đáp ứng yêu cầu của người dùng về tốc độ cao và dung lượng lưu trữ.

Khả năng sẵn sàng cao ( HA )

Khả năng sẵn sàng cao (HA) của bộ xử lý và tài nguyên lưu trữ – còn được gọi là khả năng chống lỗi – đảm bảo rằng một sự mất mát hoặc gián đoạn của yếu tố xử lý hoặc lưu trữ trong một cluster máy tính sẽ không làm gián đoạn sản xuất tổng thể. Các thành viên của cluster có thể được chỉ định làm bản sao dự phòng nếu một thiết bị khác gặp sự cố. Khi điều này xảy ra, phần mềm chuyển giao cluster nhanh chóng chuyển xử lý hoặc lưu trữ sang hệ thống dự phòng hoặc chờ sẵn.

Khả năng sẵn sàng cao của CPU và khả năng lưu trữ tăng cường tính dự phòng trên toàn bộ cluster, trong khi độ tin cậy hoạt động phụ thuộc vào tất cả các thành viên của cluster theo nhu cầu. Tạo cluster với nhiều thiết bị đảm bảo tính sẵn có; đủ tài nguyên để giới hạn các tác động tiêu cực của một gián đoạn cung cấp tính linh hoạt.

Cân bằng tải ( Load balancing )

Cân bằng tải phân tán các hoạt động xử lý trên các nút cluster để tối ưu hiệu suất và phân chia công việc đều đặn trên các thiết bị. Cân bằng tải cluster cải thiện hiệu suất và sử dụng giữa các nút đơn lẻ trong một cluster. Việc phân tán hoạt động xử lý trên nhiều hệ thống đạt được xử lý hoạt động/tính sẵn có chủ động và lợi ích về quy mô.

Mở rộng tài nguyên

Tính toán và lưu trữ được mở rộng hoặc tăng theo hai cách:

• theo chiều dọc, nơi thêm lưu trữ hoặc xử lý vào thiết bị chính;
• theo chiều ngang, nơi thêm thiết bị vào cluster chính.

Mỗi phương pháp được sử dụng cho các ứng dụng người dùng khác nhau. Phần mềm tạo cluster đáp ứng cả hai loại mở rộng này.

Quản lý container

Container kết hợp tất cả các tài nguyên cần thiết để chạy một ứng dụng thành một gói duy nhất. Phần mềm tạo cluster được sử dụng để quản lý các container cá nhân như là các thành viên của một cluster.

Phần mềm mã nguồn mở Kubernetes giúp chuẩn bị, tổ chức, mở rộng và triển khai các ứng dụng dựa trên container. Các cluster Kubernetes chứa nhiều container hoặc pod, xử lý các chức năng như quản lý tài nguyên, chia sẻ tải, độ bền chống lỗi và yêu cầu bảo mật.

Quản lý tài nguyên đám mây trong các cluster

Cluster không giới hạn trong các trung tâm dữ liệu trên nền tảng cơ sở dữ liệu. Nó có thể được sử dụng với các nguồn tài nguyên đám mây như Amazon AWS, Microsoft Azure và Google Cloud Platform.

Cluster đám mây đảm bảo rằng việc quản lý tài nguyên là một trong những lợi ích chính và nhất quán của việc tạo và duy trì các máy ảo, thiết bị lưu trữ, cơ sở dữ liệu, hệ thống phân phối dựa trên dữ liệu và nhiều hơn nữa. Các cluster đám mây hỗ trợ sự mở rộng và mô-đun hóa của công nghệ thông qua các tùy chọn điều chỉnh tự động và mô hình điều chỉnh.