Komputasi Klaster: Bentuk Lanjutan dari Komputasi Terdistribusi

Istilah “cluster” menjelaskan tentang koneksi komputer atau server antara satu sama lain melalui jaringan untuk membentuk “komputer” lebih besar yang didasarkan pada struktur komputasi terdistribusi. Pada umumnya bentuk komputasi klaster seperti ini terdiri dari komputer server standar, workstation, maupun PC kelas konsumen dan terhubung melalui LAN atau WAN antara satu sama lain. Penyebaran klaster dapat meningkatkan kinerja dan ketersediaan komputer individu, mengingat pada umumnya klaster memberikan pengembalian investasi yang lebih baik dibandingkan superkomputer skala besar dengan kinerja yang sama. Contohnya dalam daftar superkomputer “TOP500”, lebih dari setengahnya menggunakan semacam sistem cluster-bukti nyata kelayakan komputasi klaster.

Glossary:
《What is Distributed Computing?》
《What is Computing Cluster?》
《What is LAN?》

Kekuatan dalam Angka: Mengapa Jumlah Banyak Lebih Baik untuk Superkomputer

Mengapa? Alasannya sangat sederhana. “Membagi dan Menaklukkan” bukan sekedar pepatah klise dalam komputasi modern. Era awal komputer menggunakan prosesor tunggal. Tugasnya terdiri dari serangkaian perhitungan dan dilakukan dalam bentuk “perintah”. Prosesor tersebut yang akan menjalankan setiap perhitungan, satu per satu, hingga menyelesaikan seluruh “perintah” dan pindah ke tugas selanjutnya.

Metode ini jelas memiliki keterbatasan, antara lain, daya performa prosesor per watt dan kecepatan clock yang membatasi kecepatan penyelesaian tugas. Hal ini memicu kemunculan konsep “paralelisme” yaitu gagasan yang meyakini bahwa bagian berbeda dari tugas yang sama maupun jumlah tugas yang saling berhubungan, dapat dilakukan secara bersamaan oleh banyak prosesor.

Perbandingan Komputasi Klaster dan Komputasi Paralel

Komputasi Klaster dapat digolongkan sebagai bentuk paralelisme. Dapat dikatakan sebagai paralelisme efektif, apabila Anda perlu melakukan perhitungan secara bersamaan untuk beberapa bagian yang tergolong dalam tugas yang sama. Cara ini menunjukkan potensi untuk merevolusi cara manusia bekerja dengan data dan menjadi titik fokus kedua bentuk perusahaan, baik lembaga swasta dan institut riset.

Walau terkadang dapat digunakan secara bergantian, komputasi paralel dan komputasi terdistribusi merupakan bentuk luas dari konsep paralelisme. Perbedaan kecil antara kedua metode ini terletak pada komputasi paralel yang melibatkan beberapa prosesor yang menggunakan sumber daya sama dalam satu komputer, sedangkan komputasi terdistribusi (termasuk komputasi klaster) menggunakan banyak komputer secara bersamaan. Hal ini dilakukan karena beberapa tugas komputasi mungkin memerlukan setiap node untuk beroperasi sendiri, namun terkadang juga memerlukan interkoneksi yang baik antara node. Terlepas dari itu, paralelisme dalam komputasi telah menjadi bagian penting dari kehidupan kita. Semuanya mendapat manfaat sendiri dari terobosan ilmu komputer ini.

.

Glossary:
《What is Parallel Computing?》
《What is Node?》

While the two terms are sometimes used interchangeably, some differentiate between distributed computing and parallel computing by the amount of resources that are shared between the processors. A greater or lesser amount of shared resources, such as the computer memory, may be more suitable for some specific tasks.

Kedua istilah tersebut digunakan secara bergantian, namun juga ada yang membedakan antara komputasi terdistribusi dan komputasi paralel berdasarkan jumlah sumber daya yang dibagi antara prosesor. Jumlah sumber daya bersama yang digunakan, lebih besar atau kecil, (seperti memori komputer) mungkin akan lebih cocok untuk beberapa tugas yang lebih spesifik.

Mengingat komputasi klaster merupakan salah satu bentuk komputasi terdistribusi, kita dapat memulai dengan kutipan contoh klasik komputasi terdistribusi. Setiap kali Anda memasukkan pertanyaan dalam web browser, tugas tersebut didistribusikan ke berbagai node di lokasi yang berbeda-beda. Para node melakukan pencarian secara independen dan tidak memerlukan komunikasi antara satu sama lain. Hasil yang ditemukan akan dikumpulkan dan dikembalikan ke perangkat pengguna. Proses ini berbeda dengan komputasi paralel yang membutuhkan banyak data untuk ditransfer antara node selama proses pencarian berlangsung. Sistem multicore dan penggunaan GPU untuk mendukung CPU adalah contoh umum dari komputasi paralel.

Dalam komputasi terdistribusi terdapat beberapa istilah seperti komputasi klaster, komputasi peer-to-peer, komputasi grid, serta metode lain yang lebih esoteris. Namun, fokus hari ini adalah komputasi klaster.

《Glossary: What is GPU?》
《Glossary: What is Grid Computing?》

Distributed computing can be seen as the umbrella term that encompasses other forms of parallelism, including cluster computing, peer-to-peer computing, and grid computing. All of them offer varying levels of availability and reliability. You should select the method that best matches the computing task at hand.

Komputasi terdistribusi dapat dilihat sebagai istilah yang mencangkup bentuk lain paralelisme, termasuk komputasi klaster, komputasi peer-to-peer dan komputasi grid. Beragam komputasi ini menawarkan tingkat ketersediaan dan keandalan yang berbeda-beda. Pilihlah metode komputasi yang paling cocok untuk tugas anda.

Komputasi klaster dan jenis komputasi terdistribusi lain yang membagikan sejumlah tugas besar ke sistem-sistem komputer yang lebih kecil, memiliki dasar prinsip yang sama. Dalam sistem multi-processor yang mengambil kumpulan memori yang sama, skalabilitas dapat menjadi masalah bagi bandwith memori yang efektif karena harus berjuang mengimbangi jumlah prosesor yang terus bertambah. Selain itu, latensi yang secara alami ada di antara prosesor pun dapat menghambat skalabilitas sistem. Dengan kata lain, sistem yang saling berbagi sumber daya komputasi dalam jumlah besar, berpotensi menambah lebih banyak prosesor tanpa meningkatkan efektifitas kinerjanya. Selain boros biaya, hal ini juga menawarkan pengembalian investasi yang buruk.

Selain kinerja, keunggulan lain sistem klaster dibanding sistem tunggal adalah ketersediaan dan keandalan yang lebih tinggi. Seperti pepatah lama yang berbunyi “Jangan menaruh semua telur dalam satu keranjang”. Bahkan perangkat keras berkualitas dapat mengalami gangguan, seperti driver perangkat dibawah standar. Komputasi klaster menawarkan keunggulan substansial dalam hal manajemen risiko.

《Glossary: What is Scalability?》
《Glossary: What is High Availability?》

PCs dan LAN: Pilar Kembar Komputasi Klaster

Konsep komputasi klaster pertama digunakan pada tahun 60-an. Kemunculan konsep ini ditimbulkan karena tidak ada satu komputer pun yang dapat melakukan seluruh tugas secara bersamaan dan tidak ada juga yang dapat mencadangkan semua data. Namun pada tahun 80-an, perkembangan komputer pribadi dan LAN cukup pesat, ditambah dengan kemunculan prosesor kuat dan serbaguna, standar-standar LAN, server kepadatan tinggi, serta sistem operasi sumber terbuka. Beragam faktor ini membuat klaster dengan node komputasi multi-processor tidak hanya layak digunakan, namun juga menjadi batu loncatan bagi komputasi kinerja tinggi (HPC), ketersediaan tinggi (HA) dan teknologi penyeimbangan beban.

Selain itu, sekitar waktu yang bersamaan, dikembangkan konsep lain bernama komputasi grid. Walau komputasi klaster dan grid menggunakan sistem komputer yang saling berhubungan, keduanya cukup berbeda. Komputasi klaster mengambil keuntungan dari “paralelisme” komputer homogen yang terhubung melalui LAN untuk memecahkan masalah. Sedangkan komputasi grid berbagi sumber daya dalam skala besar dan memiliki integrasi dinamis dari komputer atau klaster terpisah untuk meningkatkan efisiensi keseluruhan sistemnya.

Glossary:
《What is HPC?》
《What is Load Balancing?》

Tingkat ketersediaan tinggi, Penyeimbangan Beban, dan Performa Tinggi

Menurut beberapa akun, sistem klaster pertama dirancang untuk penggunaan bisnis Burroughs B5700 yang diperkenalkan pada pertengahan tahun 1960-an. Rancangan pertamanya terdiri dari empat komputer yang masing-masing menampung prosesor tunggal atau prosesor ganda dan dikelompokkan sekitar sistem disk bersama. Pengelompokkan ini membantu dalam penyeimbangan beban dan ditambah komputer yang dapat dimatikan atau dihidupkan ulang tanpa mengganggu proses komputasi. Selanjutnya, sistem klaster untuk penggunaan bisnis berkembang lebih jauh dengan kemungkinan untuk melakukan komputasi paralel dan sistem berbagi file. Perkembangan inilah yang mendorong klaster komputasi selangkah lebih dekat ke dunia superkomputer.

Based on the characteristics of cluster computing systems, they can be categorized as High Availability Clusters, Load Balancing Clusters, or High Performance Computing Clusters. Which type you choose depends greatly on the workload you wish to handle.

Karakteristik sistem komputasi klaster dapat dikategorikan dalam klaster dengan tingkat ketersediaan tinggi (High Availability Clusters), klaster dengan penyeimbangan beban (Load Balancing Clusters), atau komputasi klaster dengan performa tinggi (High Performance Computing Clusters). Jenis mana yang dipakai, sangat bergantung pada beban kerja yang ingin Anda tangani.

Lingkungan klaster dapat sangat bervariasi dalam kompleksitasnya. Sistem dual node sederhana dapat terdiri dari hanya dua komputer yang saling berhubungan. Klaster dapat digunakan untuk tujuan bisnis atau untuk beban kerja intensif data yang umum dalam penelitian ilmiah. Berdasarkan karakteristik tersebut, klaster dapat dikategorikan sebagai klaster dengan tingkat ketersediaan tinggi, klaster dengan penyeimbangan beban, atau komputasi klaster dengan performa tinggi. Seperti namanya, berbagai jenis klaster menawarkan manfaat yang berbeda.

● Klaster dengan Tingkat Ketersediaan Tinggi

● Klaster dengan Penyeimbangan Beban

Seperti kebanyakan hal dalam hidup, masalah utama bukan muncul karena kurangnya sumber daya, namun distribusinya yang tidak adil. Distribusi beban kerja yang merata dalam sebuah klaster sangat penting. Perangkat dengan nama penyeimbang beban atau load balancer digunakan untuk mendistribusikan beban kerja kepada node yang berbeda-beda. Misal ketika mencari sesuatu di web browser, pertanyaan Anda akan didistribusikan ke node yang berbeda untuk mempercepat pencarian. Teknik penyeimbangan beban atau load balancing pun berbeda dalam setiap penggunaannya. High availability clusters dan load balancing clusters biasanya menggunakan metode penyeimbangan beban yang disediakan oleh Linux Virtual Server (LVS).

● Klaster Komputasi Berkinerja Tinggi

Pada tahun 90-an, sekelompok komputer pribadi kelas konsumen dihubungkan bersama melalui LAN untuk membuat klaster Beowulf pertama. pelopor komputasi kinerja tinggi (HPC) yang dibangun dari perangkat keras murah. Klaster jenis ini memiliki kemampuan komputasi paralel yang unggul, sehingga sangat direkomendasikan untuk penelitian ilmiah. Sejumlah besar data yang dihasilkan oleh node ditransfer ke satu sama lain melalui Message Passing Interface (MPI) yang sangat efisien dan cepat. Bagaimana MPI secara otomatis mendeteksi jenis node dalam klaster, bagaimana topologi jaringan dipasangkan dengan infrastruktur node komputasi, dan bagaimana aplikasi dioptimalkan sesuai dengan bandwidth dan latency dari lingkungan secara keseluruhan adalah pertanyaan yang harus diperhitungkan sebelum klaster HPC dapat dirakit.

Learn More:
《Dive Deeper into HPC: Read the Insightful Tech Guide by GIGABYTE》

Server GIGABYTE Direkomendasikan untuk Komputasi Klaster

Perlu diketahui bahwa sistem yang menggunakan komputasi klaster, bukan sekedar jumlah dari bagian-bagiannya. Seperti pusat data dan server farms yang dioperasikan oleh perusahaan besar, sistem komputasi klaster didukung oleh perbaikan dan pemeliharaan rutin, sistem file terdistribusi yang komprehensif, dan struktur penyimpanan di bagian belakang.

Glossary:
《What is Data Center?》
《What is Server Farm?》

GIGABYTE Technology, pemimpin industri dalam server berperforma tinggi memiliki wawasan dalam bidang teknologi cutting-edge dan perkembangan terbaru di berbagai pasar vertikal. GIGABYTE menawarkan berbagai solusi server yang dapat digunakan di berbagai node dan sistem cluster, memberikan pelanggan GIGABYTE berbagai pilihan fleksibel. GIGABYTE juga dapat memberikan konsultasi dan layanan bagi pelanggan yang perlu mengelola node dalam jumlah besar, serta dapat terlibat dalam pekerjaan seperti meningkatkan atau memperkecil sistem, menginstal sistem operasi baru, atau meluncurkan aplikasi baru. GIGABYTE dapat membantu manajer IT untuk mengamati sistem komputasi “cluster” mereka dan menjaga semuanya berjalan dengan lancar.

Glossary:
《What is Scale Up?》
《What is IT?》

GIGABYTE has a full range of server solutions that are highly recommended for cluster computing. H-Series High Density Servers and G-Series GPU Servers are good for control and computing nodes; R-Series Rack Servers are ideal for business-critical workloads; S-Series Storage Servers can safeguard your data; W-Series Tower Servers / Workstations can be conveniently installed outside of server racks.

● Node Kontrol

Node kontrol membantu pengguna dalam pengelolaan seluruh klaster. Oleh karenanya, solusi ini sangat bergantung pada kekuatan pemrosesan yang luar biasa. Server Seri-H dengan kinerja tinggi dan Server GPU Seri-G milik GIGABYTE menawarkan konfigurasi prosesor yang sangat padat dan terdepan pada industri ini yang didukung oleh prosesor Intel® Xeon® Scalable dan prosesor AMD EPYC™. Selain itu, juga terdapat kapasitas penyimpanan yang sangat besar dan dapat mendukung berbagai jenis akselerator GPGPU.

Learn More:
《More information about GIGABYTE’s High Density Server》
《More information about GIGABYTE’s GPU Server》
《Glossary: What is GPGPU?》

● Node Komputasi

Tidak berbeda dengan node kontrol, node komputasi juga bergantung pada prosesor dengan daya yang kuat. Selain Server GPU Seri-G dan Server Seri-H dengan kinerja tinggi seperti yang disebutkan di atas, GIGABYTE juga menawarkan Seri-W Server Tower/Workstation, yang hadir dalam bentuk chassis yang mudah disesuaikan dan diubah skalanya.

● Beban Kerja yang Penting Bagi Bisnis dan Konektivitas yang Andal

Server Rak Seri-R milik GIGABYTE menawarkan keseimbangan optimal antara efisiensi dan keandalan yang ideal untuk beban kerja bisnis. Solusi serbaguna ini hadir dalam berbagai bentuk faktor, serta dapat mendukung arsitektur jaringan dan komunikasi termasuk Ethernet, InfiniBand (IB), dan Omni-Path.

Learn More:
《More information about GIGABYTE’s Tower Server》
《Glossary: What is Scale Out?》

● Berbagi File dan Node Penyimpanan

Server Penyimpanan Seri-S milik GIGABYTE dapat mendukung hingga 60 tempat, jumlah yang cukup untuk memenuhi kebutuhan bisnis Anda sepenuhnya. Teknik virtualisasi seperti Software Defined Storage (SDS) dapat membantu Anda memenuhi berbagai kinerja, kapasitas, dan berbagai persyaratan yang berkaitan dengan pengelolaan biaya.

Learn More:
《More information about GIGABYTE’s Rack Server》
《More information about GIGABYTE’s Storage Server》
《Glossary: What is Software Defined Storage?》

GIGABYTE juga menawarkan GIGABYTE Server Management (GSM) dan proprietary remote management console (RMC) yang dapat Anda unduh secara gratis dari situs resmi GIGABYTE. GSM dapat digunakan dengan semua server GIGABYTE dan mendukung Windows dan Linux. GSM mencangkup rangkaian lengkap fungsi manajemen sistem seperti GSM Server, program perangkat lunak yang menyediakan kendali jarak jauh secara real-time untuk sekelompok besar server. Selain itu, juga terdapat GSM CLI yaitu baris perintah antarmuka untuk manajemen jarak jauh, GSM Agent yang merupakan program perangkat lunak yang mengambil informasi dari setiap node, serta GSM Mobile yang merupakan aplikasi perangkat seluler yang menyediakan pembaruan status waktu nyata kepada manajer. Selanjutnya, juga tersedia GSM Plugin yaitu program aplikasi antarmuka yang memberi pengguna akses ke VMware vCenter untuk pemantauan dan pengelolaan klaster server secara real-time.

GIGABYTE Technology menawarkan rangkaian lengkap solusi server yang dapat membantu Anda membangun sistem komputasi klaster yang layak dan hemat biaya. Percayakan GIGABYTE untuk membantu transformasi digital Anda dan menciptakan nilai melalui solusi komputasi klaster berteknologi tinggi. Seperti biasa, kami mendorong Anda untuk menghubungi perwakilan penjualan kami di marketing@gigacomputing.com untuk konsultasi.

Learn More:
《How to Build Your Data Center with GIGABYTE? Download Our Free Tech Guide》
《GIGABYTE Tech Guide: The Definition of the Server and Its Fascinating History》