I-10-1. クラスタシステムの種類(HAクラスタとHPCクラスタ)

HAクラスタとHPCクラスタについて、それぞれの概要と特徴、背景と歴史を説明する。また、各クラスタシステムの目的と位置づけを比較し、各システムに固有の技術を概説する。

【学習の要点】

* 複数台のコンピュータから構成されるクラスタシステムにより、一台のコンピュータでは得られないサービスを提供できる。

* HAクラスタにより、一台のコンピュータでは得られない高可用性を実現できる。

* HPCクラスタにより、一台のコンピュータでは得られない高性能を実現できる。

図I-10-1. HAクラスタとHPCクラスタ

【解説】

1) クラスタとは

複数台のコンピュータを協調動作させ、全体としてサービスを提供するシステムのことを、クラスタ(コンピュータ・クラスタ、クラスタシステム)という。そのなかで、クラスタを構成するコンピュータの一台一台のことをノードと呼ぶ。

クラスタには、高い可用性を目的としたHA(High Availability)クラスタと、高性能な計算環境を実現することを目的としたHPC(High Performance Computing)クラスタの2種類がある。

2) HAクラスタ(High Availability Cluster)

一台のコンピュータでは得られない高可用性の確保を目的としたクラスタシステムをHAクラスタという。HAクラスタはさらに、その実現方式によりフェイルオーバークラスタと負荷分散クラスタの2種類に分けられる。

* フェイルオーバークラスタ

同一の役割を持たせた複数台のコンピュータを、実際にサービスを提供する稼働系(現用系)ノードと、それをバックアップするための待機系ノードの2グループに分ける。稼働系に障害が発生した場合、待機系のノードを稼働系ノードに切り替える。このような仕組みでサービスを中断させることなく可用性を高めることを目的としたクラスタが、フェイルオーバークラスタである。これらはまたActive-Standby型クラスタや高可用密結合クラスタとも呼ばれる。通常、単にHAクラスタと言った場合、このフェイルオーバークラスタを指す。

* 負荷分散クラスタ

同一の役割を持たせた複数台のコンピュータを、実際にサービスを提供する稼働系ノードとして並列に動作させる。このシステムでは、一台が停止しても残りのノードでサービスを継続することが可能となる。さらに、この仕組みによって高可用性を確保すると同時に、複数ノードで処理を分担することにより、一台のサーバでは得られなかった処理性能を確保することを目的としたクラスタシステムが、負荷分散クラスタである。Active-Active型、あるいは密結合並列クラスタとも呼ばれる。

3) HPCクラスタ(High Performance Computing Cluster)

複数台のコンピュータを結合させて演算処理を分担し、一台のコンピュータでは得られない高性能を確保することを目的としたクラスタをHPCクラスタという。HPCクラスタはスーパーコンピュータの一形態ととらえることができる。通常は、主に大規模な演算を必要とする数値解析、構造解析やシミュレーションといった科学技術計算にHPCクラスタが利用される。HAクラスタとは異なり、各ノードの役割は一律ではない。HPCクラスタを構成するノードは、分担して演算を行う複数台の演算用ノード、演算用ノードを取りまとめる制御用ノード、データベースを扱うデータ用ノードなど、様々な役割をそれぞれが担っている。

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