A „fürt” fogalma a hozzá rendelt szerepköröktől függően változhat. Ennek a cikknek az a célja, hogy megismertesse az olvasót a piacon lévő fürtmegoldások teljes skálájával, és segítsen meghatározni az egyes feladatok megoldását. Tekintsük az egyes fürttípusokat a Microsoft konkrét megoldási példái segítségével.
Terheléselosztó klaszterek
Tehát az első feladat: van egy szerveralkalmazás (például egy webhely). Párhuzamosan kell futnia több közepes vagy alacsony fogyasztású szerveren, és a számítási részt a terheléstől függően könnyen bővíteni kell.
A megoldás a Network Load Balancing (NLB) módszert használja. Ez egy olyan kiszolgálók (csomópontok) farmjának felépítéséből áll, amelyeket hálózati interfészek kötnek össze, amelyek egy közös szerveralkalmazást futtatnak. A közösség ugyanazokat a biztonsági beállításokat és alkalmazáskonfigurációkat jelenti minden csomóponton. Ugyanakkor a megosztott adatok a farmon kívülre kerülnek, és külön szervereken vagy hálózati tárolókon helyezkednek el.
Az NLB használata nem annyira egy különálló szerveralkalmazás végrehajtási sebességének növelését teszi lehetővé (egy kérés ideje végtelenül kicsi a kérések számához képest), hanem a terhelés újraelosztását több azonos alkalmazású csomópont között. Ennek érdekében a farm közös hálózatában, amely a csomópontokat összeköti egymással és felhasználói hozzáférést biztosít a csomópontokhoz, az NLB regisztrálja a leendő klaszter közös - nyilvános - IP címét. Ez az IP-cím lesz elérhető a felhasználók számára a szerveralkalmazások eléréséhez. Ezenkívül az összes farm csomópont hozzáadódik a fürthöz saját - privát - IP-címével.
Így az NLB-nek köszönhetően egy hatékony szerveralkalmazás jön létre, amely egy gépcsoporton fut, valójában a teljes teljesítményt lineárisan összegzi a csomópontok számával. Ugyanakkor magas hibatűrés érhető el, mivel egy adott szolgáltatáshoz egy „belépési pont” alatt a fürt túl sok azonos funkcionalitású csomópontot biztosíthat.
A terheléselosztó fürtök hátrányai közé tartozik, hogy a szerveralkalmazást NLB-ben való működésre kell adaptálni, különösen az adatok és a felhasználói állapotok megőrzésére minden csomóponton.
 |
Példa webszerverfarm felépítésére
Szükséges szoftvertermékek: Microsoft Windows Server 2008 bármely kiadás. A legalacsonyabb kiadástól, a Web Editiontól a Datacenter Editionig a Windows Server 2008 támogatja a Windows Network Load Balancing (WNLB) szolgáltatást, és NLB-fürtcsomópontként is működhet. A Windows Server korábbi verzióihoz (2003, 2003 R2) tekintse meg a vonatkozó specifikációkat. Egy fürtben a csomópontok maximális támogatott száma 32.
Szükséges hardver: A Microsoft által javasolt konfigurációk a kiválasztott operációs rendszer kiadásához (nem kell aggódnia a WNLB szolgáltatás memóriaigénye miatt - terheléstől függően 1-32 MB-ra lesz szüksége; átlagosan 2 MB) és a végrehajtandó szoftverkövetelmények feladatként; hálózati kapcsoló, amely támogatja az IGMP protokollt (kívánatos), vagy ha a hálózati berendezés nem támogatja a csoportos küldést, akkor minden csomóponton két hálózati adapter.
A telepítési folyamat algoritmusa a következő:
1. Telepítse a Hálózati terheléselosztás szolgáltatást a jövőbeli NLB-fürt összes csomópontjára, amely a Windows Server 2008 kiszolgáló szolgáltatásaként került hozzáadásra.
2. Indítsa el a Network Load Balancing Manager beépülő modult bármelyik csomóponton, és indítsa el az NLB-fürtlétrehozó varázslót az Új fürt paranccsal.
3. A varázsló az első csomópont nevének megadása után lehetővé teszi annak a csomópontnak a hálózati interfészének meghatározását, ahol a nyilvános hálózat működni fog, a csomópont prioritásait, és valójában az IP-cím(ek)et és az FQDN-t. a jövőbeni fürt, a fürt működési módja (unicast, multicast, hardveres IGMP), és ami a legfontosabb, a kérések fürtcsomópontok közötti elosztásának szabályai. Az alapértelmezett szabály az összes kérés egyenletes elosztása az összes fürt IP-címére, függetlenül a porttól, és egy adott válaszcsomópont „kötődik” az ügyfél IP-címéhez.
4. A varázsló befejezése után a fürt a megadott konfigurációban egy csomóponttal (a létrehozásvarázslóban meghatározott) konfigurálva és elindulva. A Gazda hozzáadása fürthöz parancs elindítja a varázslót, amellyel új gazdagépeket adhat hozzá a fürthöz. Nem szükséges azonban letölteni a Network Load Balancing Manager konzolt a csatlakozó csomóponton. A varázsló automatikusan kapcsolatba lép a megadott kiszolgálóval, ellenőrzi a telepített NLB szolgáltatást, és csak ezután konfigurálja a szolgáltatást, és adja hozzá a csomópontot a megadott fürthöz.
Mellesleg, az NLB szolgáltatás harmadik féltől származó szoftverek használata nélkül is támogat különféle "trükkös" konfigurációkat. Például képes egyidejűleg támogatni egy fürtöt bizonyos alkalmazásokhoz és a szerverek különálló csomópontokként történő működését tetszőleges címen / porton, csak meghibásodás esetén egyensúlyozva. Az NLB-ben is egy szerver egyidejűleg különböző fürtök csomópontjaként működhet.
 |
Ezenkívül, mivel az NLB megközelítés alapvetően hálózati megközelítés, a csomópontok működésének kritériuma a fürt csomópontjain lévő TCP / IP-verem működésére korlátozódik. És ha bármely szolgáltatás (ugyanaz az IIS) fut a gazdagép egy bizonyos portján, az NLB nem ellenőrzi, és sikeresen továbbítja az összes http-kérést a gazdagépnek, ahol az IIS szolgáltatás leállt. Vagyis az NLB szolgáltatásnak az a feladata, hogy a csomagot odaadja a csomópontnak, és az már nem érdekli, hogy ki és hogyan, feldolgozza-e egyáltalán.
Magas rendelkezésre állású klaszterek
 |
A magas rendelkezésre állású fürtök biztosítják a célalkalmazás garantált működését egyik kiszolgálócsomópontjukon, amelyet egy nagy sebességű hálózat egyesít a folyamatállapotok cseréjéhez és a megosztott lemeztároláshoz. Ha a csomópont meghibásodik az alkalmazással, operátor beavatkozása, az alkalmazás teljesítménye egy bizonyos küszöbértékre csökken stb., a célalkalmazás a fürt másik elérhető csomópontján indul el. Mivel az alkalmazásadatok egy megosztott lemeztömbön vannak tárolva, akkor is elérhetők maradnak, amikor egy másik csomóponton indul, és a hálózat nevét és címét a fürt továbbítja a csomópontok között. Az NLB-fürtökkel ellentétben, amelyek alapvetően az alkalmazások hozzáférési pontjai, a HA-fürtben lévő programok külön hálózati szerver-erőforrásként jelennek meg. Ezen szolgáltatások mindegyike saját IP-címmel és névvel rendelkezik, amely különbözik a fürt és csomópont IP-címétől/nevétől. A magas rendelkezésre állású fürtök megbízható teljesítményt biztosítanak a kiszolgálóalkalmazások számára, de nem javítják a teljesítményüket. Gyakran - éppen ellenkezőleg, a munka sebessége valamelyest csökken, mivel a csomópont erőforrásainak kezeléséhez általános költségek merülnek fel.
Így a HA-fürt "alkalmazásközpontú" szolgáltatásnak nevezhető. Számára fontos, hogy az alkalmazás megkapja az összes szükséges erőforrást - processzoridő, memória, lemez alrendszer, hálózati kapcsolatok. Az ilyen kiterjedt vezérlésnek köszönhetően a felhasználók mindig hozzáférhetnek az alkalmazáshoz, amely egyetlen csomópont meghibásodása esetén a rendszergazdák által megadott algoritmus szerint a következő ingyenesre migrál. Azaz, ha feláldoz bizonyos számú szervert, amelyek egy adott pillanatban tétlenül állnak „a horgonyon” (passzív mód, ellentétben annak a csomópontnak az aktív módjával, ahol egy adott feladat fut), biztos lehet benne, hogy egy hardver vagy egy egyedi szerver szoftverhiba nem szakítja meg az üzleti folyamatokat.
A legegyszerűbb formában a HA-klaszterek egy aktív csomópontból és egy passzív csomópontból állnak. Az aktív futtatja a feladatot, a passzív a fő csomópont meghibásodása esetén, vagy hardver vagy szoftver frissítése esetén. A hardver erőforrások megtakarítása érdekében néha aktív / aktív konfigurációkat használnak, ahol minden csomópont saját feladatát hajtja végre. Ebben az esetben, amikor egy feladatot egyik csomópontról a másikra visz át, a második csomópont két feladatot hajt végre egyszerre, de mindkettő alacsonyabb teljesítménnyel (hacsak nincs beállítva speciális prioritás). Ezért, ha hibatűrő megoldást terveznek több kritikus üzleti alkalmazás (vagy egyedi szolgáltatásuk) futtatására, akkor egy HA-fürtöt használnak 4, 8 vagy több csomóponttal, amelyek közül egy vagy kettő passzív módban működik, a többi pedig aktív mód.
A nagy fürtök felépítésénél azonban a legfontosabb árnyalat a megosztott lemezes tárolórendszer. Egyesíti az összes fürtcsomópontot, és lehetővé teszi, hogy a rajtuk futó feladatok hozzáférjenek a szükséges adatokhoz, függetlenül attól, hogy melyik csomópontra vannak betöltve. A sok csomópont és a rajtuk futó "nehéz" alkalmazás miatt a megosztott adatbusz nagyon nagy sávszélességére van szükség, valamint nagyszámú dedikált logikai lemezeszközre van szükség ezen a buszon, mivel minden alkalmazásnak szüksége van legalább egy ilyenre. készülék kizárólagos használatra.
Példa egy HA-fürt felépítésére
 |
Szükséges szoftvertermékek: A Microsoft Windows Server 2008 Enterprise vagy Datacenter kiadások az egyetlenek, amelyek támogatják a magas rendelkezésre állású fürtözést a Windows Server Failover Clustering használatával. A fürt csomópontjainak száma 16, minden csomópontnak ugyanannak az Active Directory-tartománynak kell lennie. Active Directory nélkül nem telepíthet Windows Server feladatátvételi fürtöző HA-fürtöt. A feladatként végrehajtandó szoftvernek támogatnia kell a HA-fürtben való működést (vagy lehetőséget kell biztosítania a konfigurációk, állapotok átvitelére a csomópontok között).
Szükséges hardver: a Microsoft által a kiválasztott operációs rendszer kiadásához ajánlott konfigurációk, szoftverkövetelmények (figyelembe véve a több alkalmazás egy csomóponton történő futtatásának lehetőségét); két nagy sebességű (legalább 100 Mbit) hálózati interfész. Az első a fürterőforrások és -alkalmazások megosztott hálózaton való közzétételére szolgál, a másik pedig belső adatcsere-interfészként szolgál a csomópontok Windows Server feladatátvételi fürtözési szolgáltatásai között a hibák és működési módok tájékoztatására; az összes csomóponthoz csatlakoztatott közös lemezalrendszer, amely Fibre Channel, SCSI, iSCSI technológiákra épül, és amelyben van legalább két szabad logikai lemezeszközzel felszerelt lemeztár (az egyik a Windows Server Failover Clustering csomópontfürt szolgáltatások megosztott adataihoz, a második közvetlenül a fürtözött alkalmazás adataihoz). Ha egynél több alkalmazást kíván futtatni a csomópontokon, vagy ha az alkalmazáshoz több lemezre van szükség, növelheti a LUN-ok számát.
Telepítési folyamat algoritmusa:
1. Adjon hozzá olyan kiszolgálókat, amelyek a HA-fürt csomópontjaiként működnek majd az Active Directory-tartományban.
 |
3. Telepítse az összes csomópontra a Windows Server feladatátvételi fürtszolgáltatást, amely a Windows Server 2008 kiszolgáló tulajdonságaként került hozzáadásra.
4. Futtassa a feladatátvételi fürtkezelés beépülő modult az egyik csomóponton. A Konfiguráció érvényesítése paranccsal indítsa el a varázslót a jövőbeli fürt hardverkonfigurációjának ellenőrzéséhez. A master megkapja az összes csomópont nevét, amely részt vesz a fürtben, automatikusan megtalálja az összes szükséges berendezést, és különféle üzemmódokban ellenőrzi. Az ellenőrzési folyamat 15 perctől több óráig tart. Javasoljuk, hogy végezzen el minden változtatást, amelyet a varázsló felajánl a munka végén.
5. A Failover Cluster Management beépülő modulban indítsa el a fürtlétrehozó varázslót a Fürt létrehozása paranccsal. Miután megadta az összes jövőbeli fürtcsomópont nevét, és ellenőrizte, hogy rendelkeznek-e a Windows Server feladatátvételi fürtszolgáltatásával, a varázslónak csak a jövőbeli fürt IP-címére és nevére lesz szüksége. A fürt közvetlen létrehozásának folyamata szó szerint egy percet vesz igénybe.
6. A fürt létrehozása után a Failover Cluster Management megjeleníti az új fürt szerkezetét. A konfiguráció ellenőrzése után felkészítjük a célalkalmazást vagy szolgáltatást feladatátvételi módban való működésre. (Ha adatbázis-kiszolgálóra van szükség, akkor ennél a lépésnél azt fürt módban kell telepíteni minden egyes fürtcsomópontra, ahol működnie kell. Ha a szerver működését nem normalizálják az egyes csomópontok, akkor jobb, ha minden csomópontra telepíti. . Az adatbázis-kiszolgálófürt telepítési folyamata csak a végrehajtható alkalmazásfájlokat másolja, a további beállítás és konfigurálás közvetlenül a beépülő modulban történik.)
 |
Ha több feladat fut a HA-fürtön, akkor fel kell készülni arra, hogy nem mindig kompatibilisek egymással ugyanazon a csomóponton, vagy nem teszik lehetővé, hogy a két csomópontból álló fürt aktív/aktív módban működjön. Ezért a Windows Server 2008 rendszer feladatátvételi fürtözési megoldásaiban azt javasoljuk, hogy használja a Windows Hyper-V beépített virtualizációs eszközeit. A fürtözés szempontjából a virtuális gép egy normál szolgáltatás, melynek végrehajtását az egyik csomóponton le kell állítani, az adatait egy megosztott tárolóba menteni, és egy másik csomóponton el kell indítani. Ugyanakkor a virtuális gép nem csak adatokat ment (sőt, a fő adatai már a fürt általános tárolójában vannak) - a virtualizációs szolgáltatás felfüggeszti az átvitt virtuális gép működését, és elmenti a RAM állapotát. fájl a lemezen. Ezután ez a fájl egy másik csomóponton visszaállításra kerül, mint egy korábban leállított, ott futó virtuális gép memóriája. Ily módon több inkompatibilis szolgáltatás biztonságosabb és elszigeteltebb végrehajtását érheti el ugyanazon a gazdagépen, valamint a hardver erőforrások jobb kihasználását, mivel több virtuális gép lehetővé teszi a processzoridő hatékonyabb elosztását a virtuális processzorok között. A Microsoft-alapú számítási fürtökhöz lásd a PCWeek 3. számú áttekintési kiegészítését „Erőforrás-intenzív számítástechnika”.
Az érettségi projekt célja az„Klaszter technológiák” laboratóriumi komplexum fejlesztése a „Nagy teljesítményű számítástechnikai rendszerek” tudományág keretében az automatizált vezérlőrendszerek tanszékének hallgatói számára.
Emellett a diplomatervezés során olyan szoftvereket fejlesztenek, amelyek egy olyan interfész lesz, amely párhuzamos programok futtatását teszi lehetővé, kiegyenlítve a terhelést a klaszter csomópontjai között. A mellékelt MPICH2 interfész ezt nem teszi lehetővé.
Klasztertechnológiák elemzése laboratóriumi műhely keretében
Klasztertípusok
A fürt számítógépek csoportja, amelyeket nagy sebességű kommunikációs csatornák egyesítenek, és a felhasználó szemszögéből egyetlen hardvererőforrást képviselnek.
Gregory F. Pfister [Gregory Pfister] a klasztertechnológia egyik első tervezője a következőképpen határozta meg a klasztert: „A klaszter egyfajta párhuzamos vagy elosztott rendszer, amely:
· több összekapcsolt számítógépből áll;
egyetlen, egységes számítógépes erőforrásként használják.
Általában a következő fő klasztertípusokat különböztetjük meg:
Feladatátvevő fürtök (magas rendelkezésre állású fürtök, HA, magas rendelkezésre állású fürtök)
Terheléselosztó klaszterek
Számítástechnikai klaszterek
rácsrendszerek.
Magas rendelkezésre állású klaszterek
Rövidítésük HA (magas rendelkezésre állás). A fürt által nyújtott szolgáltatás magas rendelkezésre állása érdekében készült. A fürtben lévő csomópontok redundáns száma garantálja a szolgáltatás nyújtását egy vagy több szerver meghibásodása esetén. A csomópontok tipikus száma kettő, ami az a minimális szám, amely nagyobb rendelkezésre állást eredményez. Nagyon sok szoftveres megoldás született az ilyen klaszterek felépítésére.
A feladatátvevő klaszterek és rendszerek általában három fő elvre épülnek:
· hidegtartalékkal vagy aktív/passzív. Az aktív csomópont teljesíti a kéréseket, míg a passzív csomópont várja a meghibásodást és üzembe helyezi, amikor az megtörténik. Példa erre a redundáns hálózati kapcsolatok, különösen a Spanning Tree Algorithm. Például egy csomó DRBD és HeartBeat.
hot standby vagy aktív/aktív. Minden csomópont teljesíti a kéréseket, az egyik meghibásodása esetén a terhelés újraelosztásra kerül a többi között. Vagyis egy terheléselosztó fürt, amely támogatja a kérés újraelosztását hiba esetén. Példa erre szinte az összes fürttechnológia, például a Microsoft Cluster Server. OpenMosix nyílt forráskódú projekt.
moduláris redundanciával. Csak abban az esetben használják, ha egy egyszerű rendszer teljesen elfogadhatatlan. Minden csomópont egyszerre hajtja végre ugyanazt a kérést (vagy annak egy részét, de úgy, hogy az eredmény akkor is elérhető legyen, ha bármelyik csomópont meghibásodik), bármelyiket levesszük az eredményekből. Biztosítani kell, hogy a különböző csomópontok eredményei mindig azonosak legyenek (vagy az eltérések garantáltan nem befolyásolják a további munkát). Ilyen például a RAID és a hármas moduláris redundancia.
Egy adott technológia ezeket az elveket bármilyen kombinációban kombinálhatja. Például a Linux-HA támogatja az átvételi módot, amelyben a kritikus kéréseket az összes csomópont együtt hajtja végre, míg a többit egyenletesen osztják el közöttük.
Terheléselosztó klaszterek
Működésük elve a kérések egy vagy több bemeneti csomóponton keresztül történő elosztásán alapul, amelyek átirányítják azokat feldolgozásra más számítási csomópontokhoz. Egy ilyen klaszter kezdeti célja a teljesítmény, de gyakran alkalmaznak olyan módszereket is, amelyek növelik a megbízhatóságot. Az ilyen struktúrákat szerverfarmoknak nevezzük. A szoftver (szoftver) lehet kereskedelmi (OpenVMS, MOSIX, Platform LSF HPC, Solaris Cluster Moab Cluster Suite, Maui Cluster Scheduler) vagy ingyenes (OpenMosix, Sun Grid Engine, Linux Virtual Server).
Számítástechnikai klaszterek
A klasztereket számítási célokra használják, különösen a tudományos kutatásban. A számítási klaszterek esetében jelentős mutató a processzor magas teljesítménye a lebegőpontos számokon (flop) végzett műveleteknél és az egyesítő hálózat alacsony késleltetése, és kevésbé jelentős az I / O műveletek sebessége, ami az adatbázisok és webszolgáltatások szempontjából fontosabb. A számítási klaszterek lehetővé teszik a számítási idő csökkentését egyetlen számítógéphez képest azáltal, hogy a feladatot párhuzamos végrehajtó ágakra osztják, amelyek egy csatlakozó hálózaton keresztül cserélnek adatot. Az egyik tipikus konfiguráció nyilvánosan elérhető összetevőkből összeállított, Linuxot futtató számítógépek halmaza, amelyeket Ethernet, Myrinet, InfiniBand vagy más, viszonylag olcsó hálózatok kötnek össze. Az ilyen rendszert Beowulf-klaszternek nevezik. Külön megkülönböztetik a nagy teljesítményű klasztereket (a HPC Cluster angol rövidítése -- High-performance computing cluster). A TOP500-as világranglistán a legerősebb nagy teljesítményű számítógépek listája (a HPC angol rövidítése is emlegetik) megtalálható. Oroszországban besorolják a FÁK legerősebb számítógépeit.
Elosztott számítástechnikai rendszerek (grid)
Az ilyen rendszereket általában nem tekintik klasztereknek, de elveik nagymértékben hasonlóak a klasztertechnológiához. Ezeket rácsrendszereknek is nevezik. A fő különbség az egyes csomópontok alacsony elérhetősége, vagyis az, hogy egy adott időpontban nem tudják garantálni a működését (a csomópontok működés közben kapcsolódnak és lekapcsolódnak), ezért a feladatot számos független folyamatra kell felosztani. Egy ilyen rendszer a klaszterekkel ellentétben nem úgy néz ki, mint egyetlen számítógép, hanem a számítások elosztásának egyszerűsített eszközeként szolgál. A konfiguráció instabilitását ebben az esetben nagyszámú csomópont kompenzálja.
fürt(általános értelemben) - több homogén elem egyesülése egyetlen független egységgé, amely egyedi tulajdonságokkal rendelkezik. A "klaszter" fogalmát különféle területeken használják - matematika, zene, információs technológia, csillagászat, nyelvészet, közgazdaságtan.
Közgazdasági klaszter- egy bizonyos vállalatcsoport (pénzintézetek, egyetemek), amelyek kiegészítik egymást, és erősítik egy-egy szervezet és a klaszter egészének versenyképességét. A klaszter sajátossága az egészséges verseny jelenléte a résztvevők között, bizonyos kapcsolatok a komponensekkel, alapanyagokkal, árukkal, szolgáltatásokkal stb.
fürt több jellemzővel is megkülönböztethető:
Az ugyanazon klaszter részét képező szervezetekben használt technológiák rokonsága;
- egymáshoz való maximális földrajzi közelség;
- innovatív technológiák aktív alkalmazása és fejlesztésükben való részvétel;
- általánosságban az alapanyagbázisban.
A klaszternek, mint oktatásnak a következő céljai vannak :
Hatékony előrejelzést és elemzést biztosít az érdekelt iparágban. A klaszter egy erőteljes tanulmányozási tárgy;
- a régió fejlesztésének, a versenyképesség növelésének, az innovatív termékek létrehozásának folyamatának felgyorsításának, a profit és a foglalkoztatás növelésének, a termelékenység növelésének teljes értékű stratégiájának és támogatásának kialakítása.
Klaszter: fejlődés, szerkezet és jellemzők
A közgazdaságtanban a "klaszter" fogalma nemrég jelent meg. Az iparág első kutatója Alfred Marshal volt, akinek a 19. század végén sikerült klaszterpolitikai megközelítéseket kidolgoznia, de később senki sem vette át az ötletet. Hosszú időbe telt az ökológiai régiók típusainak kialakítása és egységes "alcsoportokká" való egyesítése.
Ugyanakkor maga a „klaszter” kifejezés teljesen új. Csak a múlt század 90-es éveinek elején jelent meg, Michael Porter tevékenységének köszönhetően. Ugyanakkor feltételesen az összes klaszter többféle résztvevőre osztható:
- főbb tantárgyak. Ide tartoznak a különféle típusú cégek, a legkisebbektől a valódi óriásokig;
- kormány– helyi, regionális vagy nemzeti szintű szervezetek. A fejlesztő intézmények ugyanabba a kategóriába sorolhatók;
- innovációs-kutató formációk. Itt oktatási intézmények (beleértve a nagy egyetemeket), kereskedelmi központok, mérnöki struktúrák, kutatócégek és így tovább csoportosításáról van szó;
- kapcsolódó szolgáltatásokat kínáló struktúrák. Egy ilyen klaszter középpontjában tanácsadó cégek, pénzügyi struktúrák stb.
Történelmi formátumban a klaszter ipari típusú. Az első ilyen képződmények a huszadik század közepén jelentek meg Olaszországban. Idővel a klaszterfejlesztési vektor az innováció felé kezdett elmozdulni. Különösen az ipari és innovatív klaszter fejlesztésére fordítanak egyre nagyobb figyelmet.
A hasonló vállalkozások csoportjával egy átlagos ipari régióból származó klaszter fő megkülönböztető jellemzője nemcsak egymás közötti, hanem az aktív együttműködés is. A megoldás keresése kollektíven zajlik, ami felgyorsítja az új technológiák létrehozásának folyamatát és hozzájárul a tudomány egészének fejlődéséhez.
Ugyanakkor az együttműködési kör nagyon széles (nem csak tudományos értelemben beszélünk interakcióról). A klaszteren belül kollegiálisan megoldhatók az infrastrukturális kérdések, a toborzási problémák, az általános fejlesztési trendek stb. Ilyen körülmények között az interakció szerkezete, a vállalkozások közötti stabil társadalmi kapcsolatok megléte, a köztük lévő bizalom szintje kerül előtérbe.
Másrészt a klaszteren belül harc lehet a legjobb személyzetért és értékesítésért. De ha van aktív együttműködés, akkor mindezek a törekvések egy irányba irányulnak, ami lehetővé teszi a munkaerőpiac hatékony felkészítését, a termelés minőségi alapanyagokkal való ellátását, a tudáscsere megteremtését stb.
A klaszter leggyakrabban olyan hálózat, amely központi kapcsolattal vagy anélkül is működhet. A működés különböző formátumokban történhet - hivatalosan formalizált struktúra formájában, vagy irányító szervezet és tagság nélkül.
A klaszter az egyik legkedvezőbb terület a fejlődési útjukat még csak most megkezdő induló vállalkozások számára. Ugyanakkor a nagyvállalatok (egy vagy egy egész csoport) továbbra is egy ilyen társulás magja marad. Ilyen helyzetek egyre gyakrabban merülnek fel a nukleáris technológia vagy az autóipar területén.
A klaszterek osztályozása és típusai
A klaszterek fennállásának évei során számos megközelítés jelent meg osztályozásuknak. Ma már számos jel mutat arra, hogy egyes cégek közös csoportokba tömörülnek. Tehát a fő paraméterek közé tartozik a tőke rendelkezésre állása, a földrajzi elhelyezkedés, a munkaerő-potenciál, a nyújtott szolgáltatások mennyisége, a speciális intézmények jelenléte, az iparági hovatartozás stb.
A közgazdaságtan általános elvei alapján a klasztereket a következő szempontok szerint osztályozhatjuk:
1. A megjelenés jellege szerint a klaszterek a következők:
- spontán (spontán) kialakult. Ebben az esetben nem készülnek külön tervek egyes cégek egyesülésére - minden természetesen történik, közös célok, közös érdekek és együttműködés alapján;
- tudatosan. Ebbe a kategóriába tartoznak azok a klaszterek, amelyek meghatározott célra jönnek létre, és konvergenciájuk tervezett, mesterséges.
2. Természeténél fogva minden asszociáció felosztható valós és hamis klaszterekre. Ez utóbbiak rendszerint ipari területeket, domináns cégeket és így tovább foglalnak magukban.
3. Technológiai paraméterek szerint – szellemi (innovatív), kézműves és ipari (közönséges árukat előállító) klaszterek.
4. Oktatás útján megkülönböztethető:
- Függőleges linkekkel rendelkező klaszterek a gyártási területen. Ebben az esetben a kisvállalkozások egy vagy nagyvállalatok hálózata köré egyesülnek. Utóbbi feladata ugyanakkor a marketing, az ellátás és a termelés főbb folyamatainak szabályozása;
- regionális formájú klaszterek. Ebben az esetben az ipari és tudományos tevékenységi szektorban hasonló struktúrákon belül regionális korlátozások vannak;
- iparági klaszterek. Ide tartoznak a különböző iparágakban tevékenykedő cégek. Például kiemelhetünk egy „nukleáris klasztert”, egy „gyógyszeripari klasztert” és így tovább;
- ipari klaszterek.
Mindegyik klaszternek megvannak a maga sajátosságai:
1. Regionális klaszter több egyetem, cég vagy vállalat szövetsége, amelyek ugyanabban az iparágban és régióban működnek. Ugyanakkor a klaszter kialakulása a résztvevők együttműködése és versengése miatt következik be. Az „egyesület” valamennyi cége partnerségi alapon és egy közös cél elérése érdekében dolgozik. A regionális klaszter fő jellemzői a nyitottság és a külső erőforrások együttes felhasználása.
Az összes regionális klasztert feltételesen több típusra osztják:
Az erős klasztereket erős verseny és aktív interakció jellemzi;
- a fenntartható klasztereket pozitív fejlődési dinamika jellemzi;
- a potenciális klaszterek egyenetlen szerkezetűek és sok gyenge "láncszem" van;
- a látens klaszterek több sikeres cég társulása, amelyek még messze vannak attól, hogy teljes értékű klasztert alkossanak.
2. Ipari klaszter olyan entitás, amely ipari szervezeteket és kapcsolódó vállalatokat foglal magában. Kapcsolatuk alapja a versengés és az együttműködési kapcsolatok. Ugyanakkor az ilyen struktúrák versenyelőnyei a szinergikus hatásnak – az iparági kölcsönhatásnak – köszönhetően fokozódnak.
Egy ilyen klaszter jellemző jellemzője a kisebb cégek összefogása egy nagyvállalat köré, . Az ilyen modellek gyakran a nehéziparra jellemzőek. Megjegyzendő, hogy az ipari klaszterekben az egyik fő irány az innovatív technológiák bevezetése. Ebben az esetben a szerkezetek közötti kapcsolat lehet függőleges és vízszintes is. Az egyik legnépszerűbb iparági klaszter az Airbas.
Ipari klaszter egy ágazaton belüli verseny alapján. Különböző személyeket, vállalatokat, erőforrás-forrásokat foglal magában, amelyek áruk előállítására, szolgáltatások és áruk értékesítésére kombinálódnak. Leggyakrabban egy ipari klaszter nem kötődik egyetlen iparághoz sem, lefedhet egy nagy régiót vagy akár egy országot is. Például Finnországban egy egész erdészeti klaszter működik, amely iparágak egy csoportját – cellulóz- és papírgyártást, fafeldolgozást és fakitermelést – fedi le.
Legyen naprakész az összes fontos United Traders eseményről – iratkozzon fel oldalunkra
1. Klaszterek jelei
A klaszterek jellemzői a következők:
1. Erős versenypozíciók jelenléte a nemzetközi és/vagy összoroszországi piacokon és a klasztertagok magas exportpotenciálja (régión kívüli szállítási lehetőség). A versenyképesség mutatóinak tekinthetők: magas szintű többtényezős termelékenység, magas termék- és szolgáltatásexport (és/vagy a régión kívüli ellátás magas szintje).
2. Versenyelőnyök rendelkezésre állása az anyaterületen a klaszter fejlesztése érdekében, amely magában foglalhatja: előnyös földrajzi elhelyezkedést, nyersanyagokhoz való hozzáférést, speciális humán erőforrások rendelkezésre állását, alkatrészszállítók és kapcsolódó szolgáltatások elérhetőségét, szakosodott oktatási intézmények és kutatóintézetek, a szükséges infrastruktúra rendelkezésre állása és egyéb tényezők. A terület versenyelőnyeinek mutatójaként többek között a vonzott közvetlen befektetések felhalmozott volumene tekinthető.
3. A klaszter vállalkozások és szervezetek földrajzi koncentrációja és közelsége, amely lehetőséget biztosít az aktív interakcióra. A földrajzi koncentráció mutatóiként az adott régió magas szintű specializációját jellemző mutatók tekinthetők.
4. A résztvevők széles köre, amely elegendő a klaszter interakció pozitív hatásainak megjelenéséhez. Indikátornak tekinthetők azok a mutatók, amelyek a klaszterbe tartozó vállalkozások és szervezetek magas foglalkoztatási szintjét jellemzik.
5. A klaszter tagjai közötti hatékony interakció megléte, beleértve többek között az alvállalkozói mechanizmusok alkalmazását, a vállalkozások és az oktatási és kutatási szervezetek közötti partnerségeket, az áruk és szolgáltatások kollektív promócióját szolgáló tevékenységek koordinálásának gyakorlatát a hazai és a külföldi piacokon. .
alaptevékenységekre szakosodott vállalkozások (szervezetek);
szakosodott vállalkozások számára termékeket szállító vagy szolgáltatásokat nyújtó vállalkozások;
a közszférát kiszolgáló vállalkozások (szervezetek), ideértve a közlekedési, energetikai, mérnöki, környezetvédelmi és információs és távközlési infrastruktúrát;
piaci infrastrukturális szervezetek (auditálás, tanácsadás, hitel-, biztosítási és lízingszolgáltatás, logisztika, kereskedelem, ingatlanügyletek);
kutatási és oktatási szervezetek;
nonprofit és állami szervezetek, vállalkozói szövetségek, kereskedelmi és iparkamarák;
innovációs infrastruktúra szervezése és támogató infrastruktúra kis- és középvállalkozások számára: üzleti inkubátorházak, technológiai parkok, ipari parkok, kockázati alapok, technológiatranszfer központok, tervezési fejlesztési központok, energiatakarékossági központok, alvállalkozói támogató központok (alvállalkozás); Vállalkozásfejlesztési, regionális és önkormányzati fejlesztési, befektetési vonzási, exporttámogatási ügynökségek, állami és önkormányzati vállalkozói támogatási alapok, hiteltámogató alapok (garancia alapok, kezességvállalási alapok), részvénytársasági befektetési alapok és zártvégű központok és ügynökségek a kis- és középvállalkozások számára befektetéseket vonzó befektetési alapok stb.
2. A klaszterek típusai
Az iparági sajátosságokat figyelembe véve a következő típusú klasztereket különböztetjük meg:
1. A diszkrét klaszterek olyan vállalkozásokat foglalnak magukban, amelyek különálló alkatrészekből álló termékeket (és kapcsolódó szolgáltatásokat) állítanak elő, ideértve az autóiparban, a légiközlekedési iparban, a hajógyártásban, a motorgyártásban, a gépgyártó komplexum egyéb ágaiban működő vállalkozásokat, valamint a gépgyártó komplexum egyéb ágazataiban működő vállalkozásokat. építőipar és építőanyag-gyártás. Általában ezek a klaszterek összeszerelő üzemek és építőipari szervezetek köré fejlődő kis- és középvállalatokból – beszállítókból – állnak.
2. A folyamatklasztereket az úgynevezett feldolgozóiparhoz tartozó vállalkozások alkotják, mint például a vegyipar, a cellulóz- és papíripar, a kohászati ipar, valamint a mezőgazdaság, az élelmiszeripar stb.
3. Innovációs és „kreatív” klaszterek alakulnak ki az úgynevezett „új szektorokban”, így az információtechnológiában, a biotechnológiában, az új anyagokban, valamint a kreatív tevékenységek megvalósításához kapcsolódó szolgáltató szektorokban (például filmművészet). Az innovációs klaszterek nagyszámú új vállalatot foglalnak magukban, amelyek a technológiák és a felsőoktatási intézményekben és kutatószervezetekben végzett tudományos tevékenység eredményeinek kereskedelmi forgalomba hozatala során jönnek létre.
4. A turisztikai klaszterek a régió turisztikai eszközei alapján jönnek létre, és a turisztikai szolgáltatásokhoz kapcsolódó különböző ágazatok vállalkozásaiból állnak, például utazásszervezők, szállodák, vendéglátó szektor, ajándéktárgy-gyártók, közlekedési vállalkozások és mások.
5. A közlekedési és logisztikai klaszterek infrastruktúra komplexumot és áruk és utasok tárolására, kísérésére és szállítására szakosodott vállalatokat foglalnak magukban. A klaszter tartalmazhat kikötői infrastruktúra létesítményeket kiszolgáló szervezeteket, tengeri, folyami, szárazföldi, légi szállításra, logisztikai komplexumokra és másokra szakosodott cégeket is. A jelentős tranzitpotenciállal rendelkező régiókban közlekedési és logisztikai klaszterek alakulnak ki.
A vegyes típusú klaszterek több típusú klaszter jellemzőit kombinálhatják.
A klaszterfejlesztési projektek megvalósítása lehetővé teszi számos különféle akadály és „szűk keresztmetszetek” hatékony leküzdését, amelyek hátráltatják a klaszterhez tartozó vállalkozások, szervezetek fejlődését.
1. A legtöbb klasztertípus fejlesztése során megoldott problémák közé tartozik:
szakképzett munkaerő hiánya, amely a felsőoktatási, közép- és alapfokú szakképzési intézmények oktatási programjainak tartalmának és minőségének a gazdaság igényeivel való összeegyeztethetetlenségéből, a folyamatos képzési mechanizmusok fejletlenségéből adódik;
a vállalkozások alacsony innovációs érzékenysége, a termékpaletta megújulásának rendkívül lassú üteme, fogyasztói minőségének nem megfelelő szintje;
a közlekedési és mérnöki infrastruktúra nem megfelelő minősége és rendelkezésre állása;
a klaszter nem megfelelő szintű szervezeti fejlettsége, ideértve a klaszter fejlesztésének stratégiai tervezési gyakorlatának hiányát, a klasztertagok közötti hatékony információs kommunikációs rendszer hiányát;
korlátozott hozzáférés a külföldi piacokhoz.
2. A főként a diszkrét klaszterek fejlesztése szempontjából lényeges akadályok a következők:
az együttműködési kapcsolatok és az alvállalkozói mechanizmusok nem megfelelő fejlettsége, amelyet a külső beszállítók által gyártott alkatrészek viszonylag alacsony aránya jellemez;
az összeszerelő vállalkozások többségének alacsony szintű működési versenyképessége: magas új termékek fejlesztési ideje, indokolatlan rezsiköltségek, magas hibaszint, alacsony technológiai felszereltség és gyártásszervezés;
a külső beszállítók nem megfelelő versenyképessége, beleértve az általuk szállított termékek és szolgáltatások minőségét és technológiai színvonalát;
a beszállítók számára speciális ipari és irodai ingatlanok hiánya.
3. A folyamatklaszterek fejlesztésének tipikus akadályai a következők:
a nagy feldolgozóipari vállalkozások termékeinek feldolgozására szakosodott kis- és középvállalkozások nyersanyaghoz való hozzáférésének korlátozása;
a drága gyártóberendezések beszerzésének pénzügyi akadályai;
problémák a modern technológiai berendezéseket kiszolgáló mérnöki személyzet és szakképzett munkaerő képzésének elérhetőségével és minőségével kapcsolatban.
4. Az innovatív és kreatív klaszterek esetében a tipikus problémák a következők:
a kutatási tevékenységek alacsony intenzitása a klaszterfejlesztés kulcsfontosságú területein, beleértve az oktatási komponenst is;
a technológiai értékesítési folyamat alacsony hatékonysága;
problémák az új technológiai vállalatok fejlesztéséhez szükséges pénzügyi forrásokhoz való hozzáféréssel kapcsolatban;
az induló technológiai vállalatok fejlesztéséhez szükséges speciális szolgáltatások alacsony elérhetősége;
nem hatékony iparági szabályozás.
5. A turisztikai klaszterek esetében a tipikus problémák a következők:
a speciális infrastruktúra és szolgáltatások alacsony fejlettségi szintje, beleértve a szállodákat, közétkeztetési szervezeteket, személyszállítást;
a kulcsfontosságú turisztikai helyszínek nem kielégítő állapota, beleértve a történelmi és kulturális emlékeket;
a nyújtott szolgáltatások minőségi előírásainak be nem tartása.
A „Módszertani ajánlásokat a klaszterpolitika végrehajtására az Orosz Föderációt alkotó egységekben” az Orosz Föderáció Gazdaságfejlesztési Minisztériuma dolgozta ki 2008 decemberében, és küldte el az Orosz Föderációt alkotó jogalanyok végrehajtó hatalmi vezetőinek. a klaszterpolitika végrehajtására irányuló intézkedések összehangolása és a legjobb gyakorlatok terjesztése.
Fürt(Angol) fürt- felhalmozódás) - több homogén elem társulása, amely bizonyos tulajdonságokkal önálló egységnek tekinthető.
fürt- számítógépek csoportja, amelyeket nagy sebességű kommunikációs csatornák kapcsolnak össze, és a felhasználó szemszögéből egyetlen hardvererőforrást képviselnek.
Magas rendelkezésre állású klaszterek
Ezek rövidítése HA (angolul High Availability - high available). A fürt által nyújtott szolgáltatás magas rendelkezésre állása érdekében készült. A fürtben lévő csomópontok redundáns száma garantálja a szolgáltatás nyújtását egy vagy több szerver meghibásodása esetén. A csomópontok tipikus száma kettő, ami a minimális szám, amely megnövekedett rendelkezésre állást eredményez. Nagyon sok szoftveres megoldás született az ilyen klaszterek felépítésére.
A feladatátvevő klaszterek és rendszerek általában három fő elvre épülnek:
· hidegtartalékkal vagy aktív Passzív. Az aktív csomópont teljesíti a kéréseket, míg a passzív csomópont várja a meghibásodást és üzembe helyezi, amikor az megtörténik. Példa erre a redundáns hálózati kapcsolatok, különösen a Spanning Tree Algorithm. Például egy csomó DRBD és HeartBeat.
· meleg készenléttel vagy aktív/aktív. Minden csomópont teljesíti a kéréseket, az egyik meghibásodása esetén a terhelés újraelosztásra kerül a többi között. Vagyis egy terheléselosztó fürt, amely támogatja a kérés újraelosztását hiba esetén. Példa erre szinte az összes fürttechnológia, például a Microsoft Cluster Server. OpenMosix nyílt forráskódú projekt.
· moduláris redundanciával. Csak abban az esetben használják, ha egy egyszerű rendszer teljesen elfogadhatatlan. Minden csomópont egyszerre hajtja végre ugyanazt a kérést (vagy annak egy részét, de úgy, hogy az eredmény akkor is elérhető legyen, ha bármelyik csomópont meghibásodik), bármelyiket levesszük az eredményekből. Biztosítani kell, hogy a különböző csomópontok eredményei mindig azonosak legyenek (vagy az eltérések garantáltan nem befolyásolják a további munkát). Ilyen például a RAID és a hármas moduláris redundancia.
Egy adott technológia ezeket az elveket bármilyen kombinációban kombinálhatja. Például a Linux-HA támogatja a módot kölcsönösen elnyelő konfiguráció (eng. takeover), amelyben a kritikus kéréseket az összes csomópont együtt hajtja végre, míg a többit egyenletesen osztják el közöttük.
Terheléselosztó klaszterek
Működésük elve a kérések egy vagy több bemeneti csomóponton keresztül történő elosztásán alapul, amelyek átirányítják azokat feldolgozásra más számítási csomópontokhoz. Egy ilyen klaszter kezdeti célja a teljesítmény, de gyakran alkalmaznak olyan módszereket is, amelyek növelik a megbízhatóságot. Az ilyen struktúrákat szerverfarmoknak nevezzük. A szoftver (szoftver) lehet kereskedelmi (OpenVMS, MOSIX, Platform LSF HPC, Solaris Cluster, Moab Cluster Suite, Maui Cluster Scheduler) vagy ingyenes (OpenMosix, Sun Grid Engine, Linux Virtual Server).
Számítástechnikai klaszterek
A klasztereket számítási célokra használják, különösen a tudományos kutatásban. A számítási klaszterek esetében jelentős mutató a processzor magas teljesítménye a lebegőpontos számokkal végzett műveletekben (flop) és az egyesítő hálózat alacsony késleltetése, és kevésbé jelentős - az I / O műveletek sebessége, ami fontosabb az adatbázisok és a webszolgáltatások számára. A számítási klaszterek lehetővé teszik a számítási idő csökkentését egyetlen számítógéphez képest azáltal, hogy a feladatot párhuzamos végrehajtó ágakra osztják, amelyek egy csatlakozó hálózaton keresztül cserélnek adatot. Az egyik tipikus konfiguráció nyilvánosan elérhető összetevőkből összeállított, Linuxot futtató számítógépek halmaza, amelyeket Ethernet, Myrinet, InfiniBand vagy más, viszonylag olcsó hálózatok kötnek össze. Az ilyen rendszert Beowulf-klaszternek nevezik. A nagy teljesítményű klasztereket kifejezetten megkülönböztetik (az angol rövidítés jelöli HPC Cluster - Nagy teljesítményű számítástechnikai fürt). A legerősebb, nagy teljesítményű számítógépek listája (az angol rövidítés is utalhat rá HPC) megtalálható a TOP500 világranglistán. Oroszországban besorolják a FÁK legerősebb számítógépeit.
Elosztott számítástechnikai rendszerek (grid)
Az ilyen rendszereket általában nem tekintik klasztereknek, de elveik nagymértékben hasonlóak a klasztertechnológiához. Ezeket rácsrendszereknek is nevezik. A fő különbség az egyes csomópontok alacsony elérhetősége, vagyis az, hogy egy adott időpontban nem tudják garantálni a működését (a csomópontok működés közben kapcsolódnak és lekapcsolódnak), ezért a feladatot számos független folyamatra kell felosztani. Egy ilyen rendszer a klaszterekkel ellentétben nem úgy néz ki, mint egyetlen számítógép, hanem a számítások elosztásának egyszerűsített eszközeként szolgál. A konfiguráció instabilitását ebben az esetben nagyszámú csomópont kompenzálja.
Betöltés...
