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Cluster définition : qu’est-ce qu’une grappe de serveurs en informatique ?

Un cluster informatique, cluster de serveurs ou grappe de serveurs, est un groupe de serveurs indépendants fonctionnant comme un seul et même système. Découvrez la définition, le fonctionnement, les avantages, les cas d’usage et la traduction en français du cluster. Nous aborderons aussi la différence entre le cluster computing et le grid computing. Enfin, nous évoquerons la notion de clusters de stockage pour les ordinateurs personnels. Au sein d’un système informatique, un cluster de serveurs est un groupe de serveurs et d’autres ressources indépendantes fonctionnant comme un seul système. Les serveurs sont généralement situés à proximité les uns des autres, et sont interconnectés par un réseau dédié. Ainsi, les clusters permettent de profiter d’une ressource de traitement de données centralisée. Un client dialogue avec le groupe de serveurs comme s’il s’agissait d’une seule machine.

Cluster de serveurs : comment ça fonctionne ?

En règle générale, une grappe de serveurs est constituée de noeuds de calcul, de noeuds de stockage de noeuds frontaux. On compte parfois des noeuds additionnels dédiés au monitoring. Les noeuds sont reliés entre eux par plusieurs réseaux. Les tâches d’administration comme le chargement des systèmes sur les noeuds, le suivi et la mesure de charge sont généralement pris en charge par le réseau dont le débit est le plus lent. Le second réseau, dont la bande passante est largement supérieure, se joint au premier réseau. Son débit peut atteindre 40 Gigabits par seconde. Il repose sur des technologies comme Quadrics, Myrinet et Infiniband. Les programmes exécutés sur les clusters de serveurs reposent sur une API standard : Message Passing Interface. Cette API assure la communication entre les divers processus répartis sur les noeuds par le biais de messages. En cas de défaillance de l’un des serveurs, le logiciel de clustering isole le système en question. Lorsque les ressources sont partagées entre plusieurs tâches, si un serveur est surchargé, les tâches sont partagées avec un autre serveur. Au sein d’une grappe de serveurs, chaque serveur possède et gère ses propres appareils locaux et repose sur une copie du système d’exploitation, des applications et des services qu’il gère. Les appareils communs de la grappe, comme les disques et le média de connexion permettant d’accéder à ces disques, sont détenus et gérés par un seul serveur à la fois.

Cluster de serveurs : quels sont les cas d’usage ?

Les groupes de serveurs sont conçus pour les applications dont les données sont fréquemment mises à jour. Ils sont généralement utilisés pour les serveurs de fichiers, les serveurs d’impression, les serveurs de bases de données, et les serveurs de messagerie. Les clusters sont de plus en plus utilisés au sein de la communauté scientifique, pour répondre à besoins croissants en matière de calculs à haute performance (HPC). On les utilise aussi beaucoup dans le domaine de l’imagerie numérique, pour les images de synthèse.

Les grappes de serveurs sont aussi utilisées dans le domaine de l’informatique de gestion afin de minimiser l’impact d’une éventuelle panne de serveur sur la disponibilité d’une application. Pour ce faire, les entreprises déploient par exemple des réseaux de stockage NAS afin de mettre en oeuvre des disques partagés.

Cluster de serveurs : quels sont les avantages ?

Les avantages de la grappe de serveurs sont qu’elle offre une disponibilité élevée, et parfois une répartition de la charge et des fonctionnalités de calcul parallèle. Les grappes permettent aussi de faciliter la montée en charge, et la gestion des ressources (processeurs, mémoire vive, disques durs, bande passante réseau…).

Quand une erreur survient sur l’un des ordinateurs de la grappe, les ressources sont redirigées et le workload est redistribué vers un autre ordinateur du cluster. Ainsi, les grappes garantissent un accès constant aux ressources basées serveur importantes.

De manière générale, une grappe de serveurs permet de dépasser les limitations d’un ordinateur et offre une gestion globale. Les clusters de serveurs présentent aussi l’avantage d’être peu coûteux. En utilisant ces systèmes, plus besoin d’investir dans un serveur multiprocesseur. Il suffit d’acheter des petits systèmes et de les connecter les uns aux autres en fonction des besoins. Les clusters offrent donc une plus grande flexibilité.