אשכול מחשבים – הבדלי גרסאות

'''אשכול מחשבים''' הוא קבוצה של מחשבים[[מחשב]]ים המחוברים ביניהם ופועלים יחד בצורה מתואמת, כך שבמובנים רבים הם יכולים להחשב כמחשב אחד.

המחשבים באשכול מחוברים ביניהם בדרך כלל באמצעות [[רשת_מקומית|רשת תקשורת מקומית]]. אשכולות מחשבים משמשים בדרך כלל לצורך שיפור מהירות ו/או [[אמינות]] של מחשב בודד, באמצעות הענקת יחס עלות תועלת טוב יותר מאשר מחשב בודד במונחי ביצועים או אמינות.

אשכולות זמינות גבוהה מיושמים בעיקר לצורך שיפור זמינות השירותים אשר הם מספקים. האשכולות פועלים באמצעות [[יתירות]] של [[צומת (רשת)|נקודות הקצהקצה]] (nodes), אשר משמשות לאספקת שירות כאשר רכיב [[מערכת]] אינו מתפקד. בדרך כלל אשכולות מסוג זה מכילים שתי נקודות קצה, אשר מהוות את המינימום ליצירת יתירות. יישום של אשכולות זמינות גבוהה נועד לניצול היתירות הקיימת במערכות אלה על מנת לבטל [[נקודת כשל בודדת|נקודות כשל בודדות]] במערכת. ישנם ישומים מסחריים רבים של אשכולות זמינות גבוהה המיועדים למספר רב של [[מערכת הפעלה|מערכות הפעלה]].

פרויקט ה- Linux Virtual Server מספק פתרון [[קוד חופשיפתוח]] לסביבת [[Linux]].

תפקידם של אשכולות תפוקה גבוהה הוא בעיקר לספק ביצועים חזקים [[משתמש קצה|למשתמשים]]. עיקרון הפעולה הוא חלוקת המשימות החישוביותה[[חישוביות]] למספר רב של נקודות קצה (nodes) המחוברות לאשכול. עיקר השימושים של HPC הינו לצרכים מדעיים[[מדע]]יים ו[[מחקר]]יים. אחד הישומים הפופולריים ביותר לאשכול מסוג HPC הוא כאשר Linux משמשת כמערכת הפעלה, ותוכנה חופשית מתפעלת את האשכול לצורך החישובים[[עיבוד המקבילייםמקבילי]]. תצורה זו נקראת בדרך כלל Beowulf Cluster. אשכולות כאלה מריצים בדרך כלל [[תוכנה|תוכנות]] שנכתבו במיוחד לסביבה מקבילית הקיימת ב- HPC. תוכנות רבות כאלה משתמשות בספריות תיכנות (libraries) כגון MPI אשר יעודן העיקרי הוא יישומים מדעיים לסביבה מקבילית.

אשכולות HPC [[מיטוב (מדעי המחשב)|ממוטבים]] עבור [[סביבת עבודה]] עמוסה במשימות או תהליכים אשר מתבצעים במקביל בנקודות הקצה (nodes) של האשכול. משימות אלה מתקשרות ביניהן במהלך ביצוע החישוב. חלק מהמשימות מייצרות תוצאות ביניים אשר משמשים [[קלט]] למשימות אחרות ולכן ישפיעו על התוצאה של המשימות העתידיות.

טכנולוגית גריד קרובה מבחינה טכנית לאשכול מחשבים. ההבדל העיקרי הוא שטכנולוגית גריד מחברת אוסף של מחשבים שהקשר ביניהם רופף, ולכן הם פועלים כישות לוגית אחת המאפשרת ניצול משאבים. אנלוגיה מתאימה לטכנולוגית גריד היא רשת האינטרנטה[[אינטרנט]], המשמשת כמשאב לוגי אחד מנקודת מבטו של המשתמש.

טכנולוגית גריד ממוטבת לעומסי עבודה אשר מכילים מספר רב של משימות עצמאיות אשר אינן נדרשות לשתף [[נתונים]] אחת עם השנייה. הגריד משמשת לניהול ואיתור המשאבים הנדרשים לביצוע המשימות. כך למשל משאבים כגון [[זיכרון מחשב|אחסון וזיכרון]] משותפים לכל נקודות הקצה, אך התוצאות של משימה אחת אינן משפיעות על משימות אחרות בתהליך או על נקודות קצה אחרות.

כמו בהרבה תחומים אחרים, גם כאן הצורך היה אבי ההמצאה. הלקוחות הם אלה שהגו את רעיון אשכול המחשבים ברגע שלא יכלו לקבל תפוקות מהירות מספיק ממחשב בודד, או כשנדרשו לגיבוי. הצורך באשכולות הופיע בשנתב[[שנות ה-60' אושל אולי אפילוהמאה ה-20]] 50'או שלאולי המאהאפילו [[שנות ה-2050]].

הבסיס [[הנדסה|ההנדסי]] לבנית אשכולות מחשבים ועבודה מקבילית הונח על ידי עובד [[IBM]] בשם Gene Amdahl. בשנת [[1967]] פרסם אמדל נייר עמדה בנושא מחשוב מקבילי, הנודע בשם [[Amdahl'sחוק Lawאמדל]]. חוק אמדל מתאר בצורה מתמטית את ההאצה בביצועים אותה ניתן לצפות באמצעות הקבלה של תהליכים בהשוואה לביצועם באופן סידרתי. המאמר הגדיר את הבסיס ההנדסי למחשוב רב-מעבדי[[מעבד]]י ולאשכול מחשבים. ההבדל העיקרי בין שני סוגי [[טכנולוגיה|טכנולוגיות]] אלה הוא האם הקשר הבין-מעבדי (interprocessor) נעשה בתוך המחשב הוא בין מחשבים, על גבי הרשת.

בשל כך, ההיסטוריה של אשכולות המחשבים הראשונים קשורה באופן הדוק להיסטוריה של רשתות התקשורתל[[תקשורת מחשבים]]. אחד המניעים החזקים ליצירת ופיתוח רשתות תקשורתאלו היה קישור משאבים, ובכך נוצר למעשה אשכול מחשבים דה-פקטו.

רשתות [[מיתוג מנות]] פותחו על ידי חברת RAND בשנת [[1962]]. פרויקט ARPANET השתמש ברעיון של מיתוג מנות, כאשר בשנת [[1969]] יצר את הרשת הראשונה שבה חוברו ארבעה מרכזי מחשבים שונים (שבתוך כל אחד מהם היה 'אשכול מחשבים'). פרויקט ARPANET התרחב והפך להיות למה שאנו קוראים היום Internet. האינטרנט היא 'אם כל אשכולות המחשבים', מפני שהיא מאחדת את כל משאבי המחשוב לכדי משאב לוגי מרכזי. רשת ARPANET ביססה את הפרדיגמה אשר רווחת בכל אשכולות המחשוב הקיימים היום: השימוש ברשתות מיתוג מנות לביצוע תקשורת בין-מעבדים המתבצעת בין מעבדים הנמצאים במקומות שונים.

הפיתוח של אשכולות אשר נבנו על ידי משתמשים לצרכי מחקר בוצע במקביל להתפתחות רשתות התקשורת ומערכת ההפעלה [[UNIX|יוניקס]], מאז ראשית שנות ה-[[1970]]. בתקופה זו חברת Xerox[[זירוקס PARCפארק]] ופרויקט ה-[[TCP/IP]] סייעו למיסוד הפרוטוקוליםה[[פרוטוקול]]ים העוסקים בתקשורת מבוססת רשת. אך רק בשנת [[1983]] לערך פותחו פרוטוקולים שאפשרו לשלוח בקלות עבודות לביצוע, וגם הוגדר [[שיתוף קבצים]]. בתקופה זו החלו להתפתח גם פתרונות מסחריים לתחום אשכול המחשבים.

המוצר המסחרי הראשון לנושא אשכול מחשבים היא ARCnet, אשר פותח על ידי חברת Datapoint בשנת [[1977]]. ARCnet נכשלה מסחרית, ונושא האשכול לא נחל הצלחה עד שחברת DEC החל לשווק את VAXcluster בשנת 1983 למערכת VAX/VMS.

ARCNET ו- VAXcluster תמכו במחשוב מקבילי, שיתוף קבצים וציודו[[ציוד היקפי]]. מטרת המוצרים האלה הייתה להעניק למשתמש עיבוד מקבילי תוך שמירה על אמינות המידע. המוצר VAXcluster נקרא כיום VMScluster והוא חלק ממערכת ההפעלה OpenVMS השייכת לחברת HP[[היולט פקארד]].

MPI היא ספריה[[ספרייה (תכנות)|ספרייה]] זמינה אשר מאפשרת לכתוב תוכנות מקביליות בשפתב[[שפת C]] או בשפת Fortran[[FORTRAN]]. דוגמה לכך היא תוכנת מודלים אקלימיים הנקראת MM5 .

* MSCS הוא ישום של חברת מיקרוסופט לתמיכה באשכולות של תפוקה גבוהה (High Availablity) על גבי מערכת ההפעלה Windows. מיקרוסופט התבססה על טכנולוגיה שפותחה בחברת DEC והיא תומכת בעד 8 נקודות קצה המחוברות להתקן אחסון מסוג [[SAN]] .