با بالا رفتن توانایی كامپيوترها و پیشرفت شبكه هاي كامپيوتري، کارشناسان این حوزه پیگیری فراوانی براي ساخت سيستم هاي پردازشی با قدرت بالا و سخت افزارهاي آماده انجام دادند. در دنیای کنونی تمام رایانه ها جایگاه خود را در كاربردهاي علمي و مهندسي افزایش داده اند، البته پيشرفت های سريع در سال هاي اخير در حوزه کامپیوتر پاسخ برخی نیاز های گذشته را فراهم نموده است اما توسعه محاسبات علمي در حوزه های مختلف نیازمند پردازش پیچیده و تعداد داده های فراوان می باشد. در این مقاله سعی بر آن است، رایانش خوشه ای که نوعی پردازش در راستای رفع نیاز مذکور می باشد را مورد بررسی قرار دهیم.
در دهه 60 میلادی شرکت IBM جهت راه اندازی رایانش خوشه ای اقدام کرد که توسط کارشناسان آن دوره طرحی مبتنی بر ارتباطات مابین سیستم های کامپیوتری مرکزی مورد نقد و بررسی قرار گرفت تا به زیر ساختی در جهت فعالیت موازی پردازشگر ها و کاهش هزینه منجر گردد. باید خاطر نشان کرد که در آن دوره ارتباطات و توزیع عملیات پردازش خوشه ای میان سیستم های مرکزی با دو روش HASP و JES به انجام می رسید. در دهه 80 میلادی پیشرفت کلاستر به اوج خود رسید و سه تکنولوژی قدرتمند برای آن تعریف گردید: 1. شبکه هایی با سرعت بالا 2. پردازنده هایی با سرعت بالا 3. توسعه ابزار های مناسب برای ایجاد پردازش قدرتمند افزایش نیاز به پردازش های حجیم با بهبود هزینه های جاری آن و همچنین پیشرفت روز افزون در تمام حوزه های کامپیوتری را می توان دلیل بعدی شتاب استفاده از کلاستر دانست، حال کلاسترها راه حل مناسبی جهت ایجاد زیر ساخت های قدرتمند موازی و بهبود پردازش های قدرتمند با دسترسی بالا و عملکرد فراوان ارائه نموده اند. مسیر پردازش های جدید مانند کلاستر از عملگر های سنتی و ضعیف همچون دستگاه Cray/SGI T3E مجزا می باشد، در صورتی که سرلوحه این پردازشگر ها و کارشناسان استفاده از سیستم های کامپیوتری چند منظوره و ارزان قیمت در راهکار های مختلف (منظم و نامنظم همچنین متقارن و یا نا متقارن) اتصالات شبکه می باشد. رایانش Cluster ناگهانی بوده که با پروژهای مانند Beowulf و Berkeley NOW و HPVM شروع شده است که این مورد دلیل افزایش قدرت این پردازش و اثبات برتری به زیرساخت های قدیمی شده است. رایانش خوشه ای یا کلاستر نمونه ای از پردازش موازی و توزیع شده می باشد، در این پردازش مجموعه هایی از کامپیوترها به عنوان گره با یکدیگر در ارتباط بوده و در کل منبع یکپارچه ای را جهت انجام وظایف خود تشکیل می دهند. مدل DMMP که از الگوی فلوین-جانسون پیروی می کند سطح بالایی از پیاده سازی مدل یکپارچه رایانش خوشه ای را به نمایش می گذارد، بر این اساس الگو توماس استرینگ دید جدیدی به رایانش خوشه ای ایجاد نموده است که به موارد زیر تقسیم بندی می گردد: . Pile of PCs . Beowulf . NT-PC clusters . DSHMEM- NUMA . NOW/COW . WS Farms/ Cycle Harvesting ساختار رایانش خوشه ای را می توان به سه دسته کلی، بشرح زیر بیان نمود: 1. فناوری های اتصالات داخلی و نرم افزارهای ارتباطاتی: cluster نیازمند ترکیب اتصالات با سرعت بالا جهت همگام شدن با پهنای باند بالا و تبادل ارتباطات مابین پردازنده و delay پایین گره می باشد، ارتباطات آهسته معمولاً باعث کاهش عملکرد حیاتی برای محاسبات کلاستر می شود. انتخاب یک فن آوری جهت اتصال شبکه کلاستر بستگی به سازگاری با سخت‌افزارها و سیستم عامل، همچنین قیمت و عملکرد دارد. اندازه‌گیری عملکرد برای شبکه کلاستر دارای دو معیار اصلی پهنای باند و تاخیر می باشد. پهنای باند مقدار اطلاعاتی است که در یک دوره ثابت زمانی منتقل می شود، در حالی که زمان تاخیر زمانی برای آماده‌سازی و انتقال داده‌ها از یک گره به گره مقصد است. 2. سیستم تک تصویر: دیدگاهی از یک سیستم موازی به عنوان منبع محاسباتی یکپارچه می‌باشد، این قابلیت باعث افزایش کارایی رایانش خوشه ای می شود به طوری که پیچیدگی پایه های موازی یا توزیع شده و ناهماهنگی های خوشه ای (cluster) را در خود برطرف می نماید. در معماری رایانش خوشه ای چندین مکانیسم در سطوح مختلف همچون سخت‌افزار، سیستم عامل، نرم‌افزار میانی و برنامه‌های کاربردی می توانند با یکدیگر ارتباط برقرار نمایند. 3. میان افزار سیستم مدیریت منابع: مدیریت منابع در رایانش خوشه براساس یک واسط افزار که سیستم SSI را بر روی خوشه ایجاد می‌کند، عمل می‌کند. در این صورت کاربران بدون نیاز به درک پیچیدگی‌های زیر ساخت cluster می توانند از این سرویس استفاده نمایند. در رایانش خوشه ای یک RMS خوشه به واسطه چهار شاخه عمده مدیریت می شود. این چهار خوشه شامل مدیریت منابع، صف کار، برنامه ریزی کارها و مدیریت کار می باشد.