Grappe de serveurs
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On parle de grappe de serveurs ou de ferme de calcul (cluster en anglais) pour désigner des techniques consistant à regrouper plusieurs ordinateurs indépendants (appelés nœuds, node en anglais) pour permettre une gestion globale et dépasser les limitations d'un ordinateur (Un ordinateur est une machine dotée d'une unité de traitement lui permettant d'exécuter des programmes enregistrés. C'est un ensemble de circuits électroniques...) pour :

  • augmenter la disponibilité (La disponibilité d'un équipement ou d'un système est une mesure de performance qu'on obtient en divisant la durée durant laquelle ledit équipement ou système est opérationnel par la durée totale...)
  • faciliter la montée en charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou un bénéfice...)
  • permettre une répartition de la charge
  • faciliter la gestion des ressources (CPU, mémoire (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir d'une information.), disques, bande passante (La bande passante (angl. bandwidth) est un intervalle de fréquences pour lesquelles la réponse d'un appareil est supérieure à un...) réseau)
une
une " grappe de serveurs (On parle de grappe de serveurs ou de ferme de calcul (cluster en anglais) pour désigner des techniques consistant à regrouper plusieurs ordinateurs indépendants...) " (en), composée de machines dans un rack

Les grappes de serveurs sont un procédé peu coûteux, résidant dans la mise en place de plusieurs ordinateurs en réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un...) qui vont apparaître comme un seul ordinateur ayant plus de capacités (plus puissant, etc.), très utilisé pour les calculs parallèles. Cet usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.) optimisé des ressources permet la répartition des traitements sur les différents nœuds.

Un des grands avantages est qu'il n'est plus besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories : les besoins primaires, les besoins secondaires...) d'acheter un serveur multiprocesseur coûteux et qu'il est souvent possible de se contenter de petits systèmes que l'on peut connecter à la suite les uns des autres selon l'évolution des besoins.

Fonctionnement

Le terme cluster exprime l'idée de grappe. La Délégation générale à la langue française et aux langues de France préconise d'ailleurs l'emploi du terme " grappe ". Une grappe de serveurs est donc un groupe de serveurs indépendants fonctionnant comme un seul et même système. Un client (Le mot client a plusieurs acceptations :) dialogue (Le dialogue est une communication entre deux ou plusieurs personnes ou groupes de personnes. Il doit y avoir au minimum un émetteur et un récepteur. Une donnée émise, c'est le message. Un code, c'est la langue...) avec un cluster comme s'il s'agissait d'une machine unique.

Dans les domaines scientifiques, les clusters sont habituellement constitués de nœuds de calcul, de nœuds de stockage et de un ou plusieurs nœuds frontaux. Il y a quelques fois des nœuds supplémentaires dédiés au suivi (monitoring).

Les nœuds peuvent être reliés entre eux par plusieurs réseaux. Communément, le réseau avec le débit (Un débit permet de mesurer le flux d'une quantité relative à une unité de temps au travers d'une surface quelconque.) le plus lent est dédié aux tâches d'administration (chargement des systèmes sur les nœuds, suivi, mesure de charge ...). À ce premier réseau vient généralement s'adjoindre un second réseau, avec une bande passante beaucoup plus importante. Ce réseau peut utiliser des technologies de type Quadrics, Myrinet ou Infiniband. Ces débits peuvent atteindre 10 Gigabit/s.

Les programmes exécutés sur ce genre de machine se servent (Servent est la contraction du mot serveur et client.) d'une API standard Message Passing Interface (MPI (The Message Passing Interface, voir (lien)), conçue en 1993-94, est une bibliothèque de fonctions, utilisable avec les langages C et Fortran. Elle permet d'exploiter des ordinateurs distants ou multiprocesseur par...), utilisant la communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine...) entre les divers processus répartis sur les nœuds avec des messages.

Lors de la défaillance d'un serveur, le logiciel (En informatique, un logiciel est un ensemble d'informations relatives à des traitements effectués automatiquement par un appareil informatique. Y sont inclus les instructions de...) de clustering réagit en transférant les tâches exécutées sur le système défaillant vers les autres serveurs de la grappe. De même pour le partage des tâches d'un serveur surchargé à un autre.

Utilisation

Leur utilisation est de plus en plus importante dans la communauté scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.), où les besoins en calculs à haute performance (HPC) sont toujours croissants, ainsi qu'en imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se faisait...) numérique (Une information numérique (en anglais « digital ») est une information ayant été quantifiée et échantillonnée, par opposition à une information...) notamment pour les images de synthèse au travers des fermes de rendu (Le rendu est un processus informatique calculant l'image 2D (équivalent d'une photographie) d'une scène créée dans un logiciel de...).

En Informatique de gestion (L'informatique de gestion est le domaine de l'informatique se concentrant sur la programmation de logiciels tournés vers la gestion : comptabilité, finances, ressources humaines, gestion des stocks, logistique, gestion de la...), les clusters peuvent être utilisés pour minimiser l'impact d'une panne de serveur sur la disponibilité d'une application; cela nécessite la mise en oeuvre de disques partagés, par exemple dans le cadre d'un SAN.

Dans d'autres domaines, on a de plus en plus recours aux réseaux P2P comme alternative aux clusters, et ce pour un coût moindre.

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