O que é cluster em computação?

Imagine um time de basquete, onde cada jogador tem sua posição, mas todos jogam em equipe para alcançar um objetivo comum.

Quando alguém vai para o ataque, o time todo se movimenta de forma coordenada para fazer a cesta. Além disso, um cobre o outro e todos trabalham em equipe contra os avanços do time adversário.

Caso alguém precise de atendimento, outro jogador o substitui, sem que a dinâmica do time seja prejudicada. Agora, imagine essa mesma dinâmica aplicada à tecnologia, essa é a essência de um cluster.

Pense nele como o time de basquete da empresa, que une os recursos de hardware e software no mesmo ambiente para alcançar objetivos tecnológicos.

Mas, o que faz exatamente um cluster e como ele pode beneficiar uma empresa?

O que é cluster?

Um cluster é um conjunto de servidores interconectados, que atuam como se fossem um único sistema e trabalham juntos para realizar tarefas de forma mais eficiente e escalável. Esses sistemas computacionais possuem alta disponibilidade, balanceamento de carga e processamento paralelo.

Em um datacenter, um cluster é composto por vários nós (servidores), cada um com seu próprio processador, memória e armazenamento. Esses nós são geralmente fornecidos como servidores físicos ou instâncias virtuais.

Esses sistemas que visam o agrupamento de recursos são amplamente usados para aumentar a disponibilidade, escalabilidade e desempenho de aplicativos na computação corporativa.

A associação dos sistemas de virtualização, clusters de servidores físicos e o cloud computing otimizaram o uso da infraestrutura de TI, racionalizando os investimentos exigidos pela compra de hardware e de gerenciamento do ambiente.

Na computação em nuvem, um cluster também é composto por vários nós, que não precisam estar fisicamente próximos. Esses nós são geralmente fornecidos como instâncias virtuais em uma nuvem pública ou privada.

Quais são as vantagens da implementação de um cluster?

Escalabilidade: A principal vantagem em usar um cluster na computação em nuvem é a escalabilidade.

Ao contratar um servidor de nuvem, alguns provedores permitem que esse ambiente seja escalável, ou seja, possa aumentar o poder de processamento e a área de armazenamento sob demanda.

Esse recurso permite adicionar ou remover nós (servidores físicos), locais ou remotos, conforme a necessidade por serviços de computação aumenta ou diminui.

É aí que entra o cluster: Ele permite que uma empresa possa responder rapidamente às mudanças desse tipo de demanda, alocando mais recursos quando necessário e evitando o desperdício de recursos.

Computação de alto desempenho: Outro ponto positivo de montar um cluster é obter um ambiente do tipo “high performance computing” (HPC).

A computação de alto desempenho (HPC) só é obtida graças ao agrupamento dos recursos disponíveis de vários nós de processamento em um único ambiente de computação.

Esse ambiente entrega um sistema computacional com o poder de processamento e armazenamento de vários servidores e storages, todos agrupados virtualmente num só sistema.

Vários softwares que gerenciam o cluster são os responsáveis em adicionar mais recursos ao sistema para melhorar o desempenho e a capacidade de armazenamento exigida.

Alguns clusters de alto desempenho podem ainda fazer parte de uma nuvem híbrida, que aloca recursos de terceiros (provedores de nuvem) ao ambiente sempre que necessário.

Alta disponibilidade: Outra vantagem do uso de um cluster é a alta disponibilidade. Com ele é possível configurar um ambiente redundante e totalmente tolerante à falhas.

Esses ambientes possuem diversos componentes e mecanismos de proteção para garantir o funcionamento ininterrupto do sistema. Neles, todos os dados são replicados em vários nós. Isso garante que os serviços e dados estejam sempre disponíveis, mesmo que um nó falhe.

Além disso, os clusters também podem ser configurados para failover automático, onde cada nó tem seus dados replicados e sincronizados em tempo real, que são ativados automaticamente em caso de falha.

Processamento paralelo: Os clusters também são ideais para executar aplicações que exigem alta performance, como a inteligência artificial (AI) e o machine learning.

Com a capacidade de processamento distribuído, vários clusters podem processar grandes volumes de dados em paralelo, o que aumenta significativamente a velocidade de processamento em aplicações.

Esse recurso é particularmente útil para aplicativos de inteligência artificial e aprendizado de máquina, que requerem processamento de grandes volumes de dados e acesso a enormes data lakes.

Banco de dados de alta disponibilidade: Outro uso comum de clusters dentro de datacenters é garantir a alta disponibilidade de aplicações complexas que envolvem grandes bancos de dados.

A configuração de um cluster permite garantir que todos os bancos de dados estejam sempre disponíveis, mesmo que um dos nós da corporação falhe.

Isso é particularmente importante para aplicativos críticos, como sistemas de gerenciamento de transações financeiras, controles de processos industriais e sistemas de gerenciamento de relacionamento com os clientes.

Quando implementar a computação em cluster?

Algumas situações exigem a implementação de um cluster de TI, são elas:

1- Crescimento exponencial: Quando a demanda por recursos de computação aumenta rapidamente e a infraestrutura atual não é capaz de suportar esse crescimento.

2- Disponibilidade: Quando é necessário garantir a disponibilidade contínua dos serviços, mesmo em caso de possíveis falhas de hardware ou software.

3- Cálculos complexos: Softwares de modelagem e estatística complexos, que realizam volumes intensivos de operações, como simulações científicas e de engenharia.

4- Grande crescimento na base de dados: Aplicações ou serviços que crescem de forma não planejada e exigem armazenar e gerenciar grandes quantidades de dados.

5- Expansões geográficas e descentralização dos dados: Quando a empresa está planejando expandir sua presença geográfica e precisa de uma solução de TI escalável e flexível.

6- Aplicações de containers escaláveis: Quando a empresa está planejando implementar aplicativos em containers e precisa de uma solução para gerenciar e escalar esses aplicativos.

Considerações finais

Apesar de todas as considerações favoráveis sobre a unificação dos recursos de tecnologia de um ambiente, vale lembrar que a implementação de um cluster requer um planejamento cuidadoso e uma boa compreensão das necessidades e objetivos da empresa.

Além de ser um processo demorado e complexo, qualquer passo na direção da clusterização de servidores e recursos exigirá altos investimentos na adequação de hardware, software e infraestrutura.

Além disso, para implementar o novo ambiente será necessário que a equipe de TI deve acompanhar o processo e ser qualificada para gerenciar e manter o novo ambiente.