Cluster: interligando múltiplos PCs para obter melhor desempenho

A sabedoria popular (quase) nunca falha, e há aquele velho ditado: “Duas cabeças pensam melhor do que uma”. Seguindo essa linha de raciocínio, dois computadores “pensam” melhor do que um. Certo? Exato. A técnica de unir múltiplos PCs e fazê-los funcionar como se fossem um só chama-se clusterização, e possibilita uma notável melhora na execução de tarefas em paralelo.

Parece óbvio que se trata de um sistema complexo, senão já teríamos clusters a torto e a direito por aí (e olha que existem mais do que você imagina). Já se tornou normal ver pessoas com mais de um computador em casa, então por que não clusterizá-los para turbinar o desempenho?

Como é feito um cluster?

Em termos materiais, parece fácil: dois ou mais computadores, ligados em rede. Mas toda orquestra precisa de um maestro, não é? Eis a peça-chave de um cluster: um sistema operacional adequado, que coordene todos os processos e obtenha de seus “subordinados” o melhor desempenho possível (como se fossem um único supercomputador).

Essa associação também é conhecida como “sistema distribuído”, já que é composta por processamentos em paralelo que visam à conclusão de uma tarefa em comum.

E é acessível?

Isso depende de dois fatores principais: seu conhecimento técnico e a quantidade de dinheiro que você está disposto a investir. O primeiro é essencial para configurar os recursos do cluster, como distribuir as tarefas equanimente entre os processadores envolvidos (de acordo com suas capacidades); já o segundo varia em função daquilo que é esperado do cluster, já que esse tipo de tecnologia pode ser utilizado tanto em pequenas redes (com o intuito de otimizar o desempenho) quanto para administrar grandes sistemas que precisam funcionar (e bem) 24 horas: serviços de e-mail e de comércio eletrônico, por exemplo.

Então clusters não servem só para melhorar o desempenho?

De forma alguma. Querendo ou não, a globalização que vemos hoje é fruto direto das facilidades proporcionadas pelos serviços prestados à distância (e cuja principal ferramenta de propagação é a computação); desse modo dependemos cada vez mais de recursos online que, devido a essa dependência, precisam estar disponíveis o tempo todo. Imagine-se querendo se conectar à internet e não conseguir devido a seu provedor estar fora do ar, ou pense em um gerente de finanças sem acesso ao seu banco de dados; essas situações se tornaram praticamente impossíveis devido à clusterização.

É aí que entra o já mencionado sistema operacional (o “maestro”): é ele o responsável por redistribuir as tarefas caso algum dos núcleos (processadores) do cluster pare de funcionar, assim mantendo a rede operante e minimizando a queda de desempenho decorrente dessa interrupção. Também é o “maestro” que fará com que diferentes dados, armazenados em diferentes computadores, sejam acessados como se a solicitação tivesse sido feita a um único processador (garantindo velocidade e funcionalidade).

Aplicações práticas

Agora que já compreendemos a noção principal de clusters, chegou a hora de entender quais são suas aplicações na prática e o motivo de não os vermos aos montes por aí. Antes de qualquer coisa, é necessário ter em mente a potência que pode ser alcançada por um sistema do tipo: já imaginou um cluster composto por 1500 máquinas? Consegue imaginar qual a sua função, ou a razão de ser necessário tamanho poder de processamento? Além dos supracitados meios que precisam de disponibilidade (provedores de internet, serviços de e-banking etc.), os clusters são essenciais para o avanço de pesquisas científicas.

Exemplos clássicos do uso da tecnologia se aplicam a cálculos estatísticos de grande escala, desdobramento de proteínas, análise genética, astrofísica e demais pesquisas que levariam anos para serem concluídas sem o suporte adequado.

Ué... sem aplicações práticas caseiras?

Pois é. Apesar de ser possível montar um cluster domiciliar, não há muita razão para isso (a menos que você queira reaproveitar aquele PC velho, mas razoavelmente bom, que está “aposentado”). Mesmo assim os contras se sobrepõem aos prós, já que: haveria um aumento considerável nos gastos com manutenção (consumo desnecessário de energia elétrica, por exemplo); a instalação do sistema dependeria de um técnico com conhecimentos avançados na área; tarefas domésticas não precisam de mais processamento que o oferecido por um PC top de linha (e um usuário com cacife – para montar um cluster – certamente preferiria o PC); entre outros.

Veredicto

No peso da balança, é possível obter maior desempenho ao ligar vários PCs entre si. Mas será que é isso o que você está procurando? Há alternativas mais acessíveis (tanto técnica quanto financeiramente) que podem surtir resultado melhor. Se mesmo assim você desejar fazer um teste (e pressupondo que dispõe dos recursos adequados), indicamos os seguintes “maestros”: Windows HPC Server 2008 e Sun Grid Engine.