Tầm quan trọng của Head Node trong một cụm máy chủ

Khi làm việc với một cụm máy chủ (cluster), có rất nhiều thành phần hoạt động: bộ chuyển mạch (switch), hệ thống lưu trữ (storage node), các node xử lý (compute node), các ứng dụng, file system, workloads,… Ảnh hưởng của việc các máy chủ, thành phần lưu trữ, các thiết bị và các phiên làm việc không được quản lý có thể dẫn đến những lo ngại đáng kể, đặc biệt khi nó liên quan đến nhiều người dùng, tất cả đều khát tài nguyên hệ thống để sử dụng. Cuối cùng, các yêu cầu của người dùng sẽ lớn hơn các tài nguyên có sẵn và kết quả sẽ rất thảm hại! Đó là nơi mà Head Node phát huy tác dụng!

Head Node là gì?

Nói một cách đơn giản, một Head Node, đôi khi được xác định là một node đăng nhập (Login Node), là một hệ thống được cấu hình nằm trong tủ rack như một phần của cụm và hoạt động như một Master Node cho cả cụm, trong trường hợp đó nó trở thành điểm duy nhất để quản lý tất cả tài nguyên xử lý. Nó cung cấp những thứ như dịch vụ management và schedule cho cụm; nó được coi là một trong những phần quan trọng nhất của một cụm và rất cần thiết để hoàn thành công việc.

Giải pháp hạ tầng Deep Learning, Trí tuệ Nhân tạo - AI

Trong một cụm, Head Node cung cấp các dịch vụ cả bên trong và bên ngoài, cùng với các mảng lưu trữ và nhiều node tính toán, như tên gọi có thể gợi ý rằng Head Node chịu trách nhiệm quản lý tất cả các tài nguyên trong tầm kiểm soát của nó. Điều này thậm chí có thể bao gồm thành phần mạng và bộ phân phối điện. Trong cấu hình đơn giản nhất, quyền truy cập trực diện người dùng là một trong những dịch vụ chính được cung cấp. Cùng với các dịch vụ truy cập hướng tới người dùng, Head Node cũng cung cấp các dịch vụ khác quan trọng hơn cho một cụm.

Một số dịch vụ này bao gồm:

Quản lý Danh tính và Truy cập : điểm kết nối trung tâm với hệ thống, cho phép người dùng và cá thể truy cập dịch vụ.
Quản lý cấu hình : cho hiệu suất, chức năng và hoạt động.
Cơ chế lập lịch : Người lập lịch công việc và người quản lý khối lượng công việc cư trú tại đây; các ứng dụng như slurm, Moab, Torque.
Lưu trữ và truyền tệp : nơi người dùng lưu trữ và chuyển tệp.
Giám sát : nơi giám sát cụm và kiểm tra sức khỏe được thực hiện.
Các dịch vụ sử dụng tương tác : Các công cụ dựa trên GUI để phát triển mã bao gồm giao diện dòng lệnh.
Và, cấu hình nút máy tính cho những thứ như xuất hệ thống tệp gia đình và hệ thống tệp ứng dụng.

Các cụm thường bao gồm một Head Node duy nhất, nhưng sẽ không được khuyến khích sử dụng trên quy mô lớn. Một trong những vấn đề với một Head Node là khả năng vượt quá tài nguyên rất cao. Nếu quá nhiều người dùng đang yêu cầu tài nguyên, một Head Node có thể dễ dàng bị quá tải và do cấu trúc này, khả năng phục hồi khi thất bại và tính liên tục của dịch vụ sẽ bị tổn hại.

Nhiều Head Node có thể là cách tốt hơn vì nó đảm bảo tính dự phòng và khả năng đáp ứng đối với các tài nguyên và dịch vụ đang được cung cấp. Điều này đạt được bằng cách triển khai nhiều phiên bản của từng dịch vụ trên các Head Node khác nhau. Thêm vào đó, nhiều Head Node thuận lợi hơn cho các mô hình cụm, cung cấp nhiều hơn một cổng duy nhất để truy cập vào cụm và làm cho nó cân bằng hơn trên toàn bộ quyền truy cập của người dùng.

Cũng cần nhắc lại rằng, Head Node có các ràng buộc về sử dụng, chẳng hạn như khả năng hoạt động như một nút tính toán. Tuy nhiên, nó sẽ cho phép người dùng gửi khối lượng công việc tính toán hoạt động như một ‘nút chỉ gửi’ trong ngữ cảnh của trình quản lý khối lượng công việc.

Lý tưởng nhất là bạn không muốn chạy các chương trình tính toán trên chính Head Node. Có nghĩa là, bất kỳ chương trình nào bạn muốn chạy trên cụm không được chạy trên Head Node. Tất cả việc sử dụng nên được giới hạn ở Head Node đối với các chương trình cho phép bạn cung cấp các chương trình cụm và quản lý và xem dữ liệu của bạn.

Phần mềm quản lý cụm và Head Node

Nút đầu có khả năng thực hiện các nhiệm vụ quản lý do Phần mềm quản lý cụm. Phần mềm Quản lý Cụm được cài đặt trên Head Node, cho phép người dùng quản lý một cụm thông qua giao diện người dùng đồ họa hoặc bằng cách truy cập dòng lệnh. Thông qua Phần mềm quản lý cụm, người dùng có thể quản lý toàn bộ cụm từ các hoạt động tham gia từ thấp đến cao.

Nhiều phần mềm còn được trang bị tính năng tự động hóa tích hợp, quản lý và giám sát tích hợp, cho phép bạn triển khai các cụm hoàn chỉnh trên máy chủ vật lý và quản lý chúng một cách hiệu quả. Nó cung cấp một dashboard quản lý duy nhất cho phần cứng, hệ điều hành, phần mềm HPC và người dùng.

____
Bài viết liên quan

Vanito Hoang