Kluster komputer

Dalam ilmu komputer dan jejaring komputer, gugus atau kluster (bahasa Inggris: cluster) adalah sekumpulan komputer independen (umumnya server jejaring) yang beroperasi serta bekerja secara erat dan terlihat oleh klien jejaring seolah-olah komputer-komputer tersebut satu buah unit komputer. Proses menghubungkan beberapa komputer agar dapat bekerja seperti itu dinamakan penggugusan (clustering). Komponen gugus biasanya saling terhubung dengan cepat melalui sebuah antarsambungan yang sangat cepat, atau bisa juga melalui jejaring setempat (LAN).

Karena menggunakan lebih dari satu buah server, maka kelola dan perawatan sebuah cluster jauh lebih rumit dibandingkan dengan kelola server mainframe tunggal yang memiliki skalabilitas tinggi (semacam IBM AS/400), meski lebih terjangkau.

Kategori gugus komputer

Gugus komputer terbagi ke dalam beberapa kategori, sebagai berikut:

Gugus untuk ketersediaan tinggi (High-availability clusters)
Gugus untuk pemerataan beban komputasi (Load-balancing clusters)
Gugus hanya untuk komputasi (Compute clusters)
Gugus berkisi (Grid computing)

High-availability cluster

High-availability cluster, yang juga sering disebut sebagai Failover Cluster pada umumnya diimplementasikan untuk tujuan meningkatkan ketersediaan layanan yang disediakan oleh gugus tersebut. Unsur gugus akan bekerja dengan memiliki node-node mubazir, yang kemudian digunakan untuk menyediakan layanan saat salah satu unsur gugus mengalami kegagalan. Ukuran yang paling umum dari kategori ini adalah dua node, yang merupakan syarat minimum untuk melakukan kemubaziran. Implementasi gugus jenis ini akan mencoba menggunakan kemubaziran komponen gugus untuk menghilangkan kegagalan di satu titik (Single Point of Failure).

Ada beberapa implementasi komersial dari sistem gugus kategori ini, dalam beberapa sistem operasi. Meski demikian, proyek Linux-HA adalah salah satu paket yang paling umum digunakan untuk sistem operasi GNU/Linux.

Dalam keluarga sistem operasi Microsoft Windows NT, sebuah layanan yang disebut dengan Microsoft Cluster Service (MSCS) dapat digunakan untuk menyediakan gugus kategori ini. MSCS ini diperbarui lagi dan telah disepadukan dalam Windows 2000 Advanced Server dan Windows 2000 Datacenter Server, dengan nama Microsoft Clustering Service. Dalam Windows Server 2003, Microsoft Clustering Service ini ditingkatkan lagi kinerjanya.

Load-balancing cluster

Gugus kategori ini beroperasi dengan mengagihkan beban pekerjaan secara merata melalui beberapa node yang bekerja di belakang (back-end node). Umumnya gugus ini akan dikonfigurasikan sedemikian rupa dengan beberapa front-end dari load-balancing mubazir. Karena setiap unsur dalam sebuah gugus load-balancing menawarkan layanan penuh, maka dapat dikatakan bahwa komponen gugus tersebut merupakan sebuah gugus aktif/gugus HA aktif, yang bisa menerima semua permintaan yang diajukan oleh klien.

Compute Cluster

Seringnya, penggunaan utama gugus komputer adalah untuk tujuan komputasi, ketimbang penanganan operasi yang berorientasi I/O seperti layanan web atau pangkalan data. Sebagai contoh, sebuah gugus mungkin mendukung simulasi komputasional untuk perubahan cuaca atau tabrakan kendaraan. Perbedaan utama untuk kategori ini dengan kategori lainnya adalah seberapa eratkah penggabungan antarnodenya. Sebagai contoh, sebuah tugas komputasi mungkin membutuhkan komunikasi yang sering antarnode—ini berarti bahwa gugus tersebut menggunakan sebuah jejaring terdedikasi yang sama, yang terletak di lokasi yang sangat berdekatan, dan mungkin juga merupakan node-node yang bersifat homogen. Rancangan gugus seperti ini, umumnya disebut juga sebagai Beowulf Cluster. Ada juga rancangan yang lain, yakni saat sebuah tugas komputasi hanya menggunakan satu atau beberapa node saja, dan membutuhkan komunikasi antarnode yang sangat sedikit atau tidak ada sama sekali. Rancangan gugus ini, sering disebut sebagai "Grid". Beberapa compute cluster yang dihubungkan secara erat yang dirancang sedemikian rupa, umumnya disebut dengan "Supercomputing". Beberapa middleware seperti MPI atau Parallel Virtual Machine (PVM) mengizinkan tata olah compute clustering agar dapat dijalankan di dalam gugus-gugus tersebut.

Grid computing

Grid pada umumnya adalah compute cluster, tetapi dipumpunkan pada throughput seperti utilitas perhitungan ketimbang menjalankan pekerjaan-pekerjaan yang sangat erat yang biasanya dilakukan oleh Supercomputer. Seringnya, grid memasukkan sekumpulan komputer, yang bisa saja diagihkan secara geografis, dan kadang diurus oleh organisasi yang tidak saling berkaitan.

Grid computing dioptimalkan untuk beban pekerjaan yang mencakup banyak pekerjaan independen atau paket-paket pekerjaan, yang tidak harus berbagi data yang sama antara pekerjaan selama proses komputasi dilakukan. Grid bertindak untuk mengatur alokasi pekerjaan kepada komputer-komputer yang akan melakukan tugas tersebut secara independen. Sumber daya, seperti halnya media penyimpanan, mungkin bisa saja digunakan bersama-sama dengan komputer lainnya, tetapi hasil sementara dari sebuah tugas tertentu tidak akan memengaruhi pekerjaan lainnya yang sedang berlangsung dalam komputer lainnya.

Sebagai contoh grid yang sangat luas digunakan adalah proyek Folding@home, yang menganalisis data yang akan digunakan oleh para peneliti untuk menemukan obat untuk beberapa penyakit seperti Alzheimer dan juga kanker. Proyek lainnya, adalah SETI@home, yang merupakan proyek grid teragih yang paling besar hingga saat ini. Proyek SETI@home ini menggunakan paling tidak 3 juta komputer rumahan yang berada di dalam komputer rumahan untuk menganalisis data dari teleskop radio observatorium Arecibo (Arecibo Observatory radiotelescope), mencari bukti-bukti keberadaan makhluk luar angkasa. Dalam dua kasus tersebut, tidak ada komunikasi antarnode atau media penyimpanan yang digunakan bersama-sama.

Implementasi

Daftar separuh tahunan organisasi TOP500, yang mencantumkan 500 komputer tercepat di dunia umumnya mencakup banyak gughs. TOP500 adalah sebuah kolaborasi antara Universitas Mannheim, Universitas Tennessee, dan National Energy Research Scientific Computing Center di Lawrence Berkeley National Laboratory. Hingga 18 Juni 2008, superkomputer tercepat yang tercatat di dalam TOP500 adalah sistem Roadrunner yang dimiliki oleh Department of Energy Amerika Serikat, yang kinerjanya mencapai 1026 TeraFlops (Triliun Floating Point Operation per detik) dalam tolok ukur High-Performance LINPACK.