WAS EIN CLUSTER IST.
Unter dem Begriff Cluster versteht man den Verbund mehrerer Einzelserver (auch nodes genannt). Das Ziel eines Clusters ist immer eine Form von Performance-Steigerung – ein „Mehr“, beispielsweise ein Plus an:
- Rechenleistung – etwa bei einem HPC-Cluster
- Speicherplatz, wie in einem Storage-Cluster
- Verfügbarkeit, etwa in einem Virtualisierung- oder Firewallcluster.
Im Allgemeinen unterscheidet man:
- Hochverfügbare Cluster (HA-Cluster), deren Vorteil vor allem in der Ausfallsicherheit liegt
- High Performance-Cluster (HPC-Cluster), deren primäres Ziel hohe Rechenleistung ist
Als wir begonnen haben in großen Rechenzentren zu arbeiten, hat uns vor allem die Arbeit mit diesem großen Rechenpotential begeistert. Je länger wir mit all dem zu tun hatten, desto größer wurde die Faszination für die Architektur großer Cluster. Auf Basis fundierter Kenntnisse passgenaue IT-Infrastrukturen für große Cluster-Projekte zu entwickeln wurde schnell zu unserem Hauptfokus. Seit vielen Jahren konzipieren wir nun erfolgreich Cluster-Lösungen für verschiedene Zielanwendungen. Unsere Expertise ist gewachsen, ebenso wie unsere Spezialgebiete. Deshalb bieten wir heute verschiedene Cluster-Konzeptionen für Kunden aus Industrie und Forschung an. Dazu zählen:
HPC-CLUSTER.
Die in Forschung und Wissenschaft wohl am Häufigsten anzutreffende Computing-Cluster-Variante ist der High-Performance-Computing-Cluster. HPC-Cluster dienen vor allem der Berechnung komplexer, anspruchsvoller Aufgaben. Hier werden große Datenmengen und komplexe Probleme parallelisiert und so wissenschaftliche Probleme durch Computermodellierung, -simulation und -analyse gelöst.
Im Hinblick auf die IT-Architektur von HPC-Clustern sind heute Server mit GPUs state-of-the-art, da sie durch massive Parallelisierbarkeit überzeugen. Neue GPU-Modelle haben über 5000 Kerne und ermöglichen so eine entsprechende Rechenleistung. Dort, wo GPU-Computing versagt, kann klassisches CPU-Computing in einem HPC-Cluster seine Trümpfe ausspielen. Dazu zählen Single-Core-Operationen und komplexe Berechnungen, bei denen viel Arbeitsspeicher pro Kern nötig ist. Auch Jobs, bei denen die Adressierung jedes Kerns wichtig ist, profitieren stark von CPU-Computing.
VIRTUALISIERUNGS-CLUSTER.
Virtualisierung von Diensten spart Geld, häufig schon auf einem Knoten. Der Grund dafür ist, dass sich die einzelnen Dienste, wie etwa der File- und Projektverwaltungsserver, Ressourcen teilen. Doch sie teilen auch ein Problem: Fällt die unterliegende Hardware aus, sind alle Dienste nicht mehr verfügbar – ein Single Point of Failure.
Ein Cluster aus Virtualisierungs-Hosts, die über ein gemeinsames Netzwerk und mit einem gemeinsamen Storage verbunden sind (ein so genannter shared-all-Cluster) kann hier eine nachhaltige und belastbare Lösung sein. Die virtuellen Maschinen liegen nun in einem Pool von Servern und können von einem Host zum nächsten verschoben werden – mit einer entsprechenden Planung sogar geo-redundant, also über mehrere Rechenzentren an unterschiedlichen Orten hinweg. Außerdem kann von virtuellen Maschinen einfach ein Snapshot gemacht werden, etwa vor einem kritischen Update einer Software. Hat dieses Update nicht den gewünschten Erfolg gebracht, rollt man ohne großen Aufwand das gesamte Betriebssystem der virtuellen Maschine inklusive aller Daten zurück.
Beispiele für Virtualisierungs-Cluster sind nicht nur interne Dienste, wie File- und Webserver, sondern auch Software-as-a-Service-Angebote.
HIGHSPEED-NETZWERKE.
Unverzichtbare Ergänzung zu jedem Computing Cluster: Highspeed-Netzwerke
Damit ein Cluster aus mehreren Servern auch als eine Einheit zusammen arbeiten kann, braucht es zwischen den Nodes ein stabiles und performantes Netzwerk. Dies kann ein in der Forschung aufgrund seiner latenzarmen Übertragungen sehr beliebten Infiniband-Verbindung, oder eine im Rechenzentrum aufgrund seiner Versatilität gerne genommenen Ethernetverbindung sein – beide erreichen heute Datenraten von 200 Gigabit pro Sekunde.
Diese Netzwerkverbindung ermöglicht es auch, dass man selbst für (hoch-)verfügbare Cluster Standard-Serverhardware verwenden kann (COTS – commercial off the shelf).
CONSULTING.
Wir unterstützen Sie gerne bei der Zusammenstellung Ihres Clusters. In unserem Consulting ermitteln wir Ihren tatsächlichen Bedarf und setzen, wenn Sie es wünschen, unsere für Sie ausgearbeitete Cluster-Lösung auch in die Tat um. Durch unsere jahrelange Erfahrung im HPC-Bereich (interne Verlinkung auf „Was wir können“), können wir die bestmögliche, zukunftsfähigste und dabei kosteneffizienteste Konfiguration für Sie erarbeiten. Kontaktieren Sie uns.
