Clúster VMS

Un VMScluster , originalmente conocido como VAXcluster , es un clúster informático compuesto por un grupo de ordenadores que ejecutan el sistema operativo OpenVMS . Mientras que los sistemas multiprocesador estrechamente acoplados ejecutan una única copia del sistema operativo , un VMScluster está débilmente acoplado : cada máquina ejecuta su propia copia de OpenVMS, pero el almacenamiento en disco, el gestor de bloqueos y el dominio de seguridad son comunes a todo el clúster, lo que proporciona una única abstracción de la imagen del sistema. Las máquinas pueden unirse o abandonar un VMScluster sin afectar al resto del clúster. Para una mayor disponibilidad, los VMSclusters admiten el uso de discos de doble puerto conectados simultáneamente a dos máquinas o controladores de almacenamiento.

Digital Equipment Corporation (DEC) anunció VAXclusters por primera vez en mayo de 1983. En aquel entonces, la agrupación en clústeres requería hardware de comunicaciones especializado, así como importantes modificaciones en los subsistemas de bajo nivel del sistema operativo VMS. El software y el hardware se diseñaron conjuntamente. La compatibilidad con VAXclusters se añadió por primera vez en VAX/VMS V4.0, lanzado en 1984. Esta versión solo admitía la agrupación en clústeres a través de la interconexión informática (CI) propietaria de DEC.

En el centro de cada clúster se encontraba un acoplador en estrella , al que cada nodo (ordenador) y dispositivo de almacenamiento de datos del clúster estaba conectado mediante uno o dos pares de cables CI . Cada par de cables tenía una velocidad de transmisión de 70 megabits por segundo, una velocidad elevada para la época. El uso de dos pares proporcionaba una velocidad de transmisión agregada de 140 megabits por segundo, con redundancia en caso de que fallara un cable; los acopladores en estrella también contaban con cableado redundante para una mayor disponibilidad.

Cada cable CI se conectaba a su computadora mediante un puerto CI , que podía enviar y recibir paquetes sin intervención de la CPU. Para enviar un paquete, la CPU solo tenía que crear una pequeña estructura de datos en memoria y agregarla a una cola de "envío"; de manera similar, el puerto CI agregaba cada mensaje entrante a una cola de "recepción". Las pruebas demostraron que un VAX-11/780 podía enviar y recibir 3000 mensajes por segundo, a pesar de ser nominalmente una máquina de 1 MIPS . El protocolo de control de almacenamiento masivo (MSCP), estrechamente relacionado, permitía un rendimiento igualmente alto del subsistema de almacenamiento masivo. Además, los paquetes MSCP se transportaban fácilmente a través del CI, lo que permitía el acceso remoto a los dispositivos de almacenamiento.

VAXclustering fue uno de los primeros sistemas de agrupación en clústeres en alcanzar el éxito comercial (junto con AT&T, Tandem Computers , ^{[ 1 ] [ 2 ]} y Stratus Computers ^{[ 3 ]} ), y fue un importante punto de venta para los sistemas VAX.

El miniordenador MicroVAX de DEC era inicialmente incapaz de VAXclustering. ^{[ 4 ]} En 1986, DEC le añadió soporte para VAXclustering, funcionando sobre Ethernet en lugar de hardware de propósito especial. Si bien no ofrecía las ventajas de alta disponibilidad del hardware CI, estos VAXclusters de área local (LAVc) proporcionaban una ruta de expansión atractiva para los compradores de miniordenadores de gama baja. LAVc también permitía que los nodos satélite sin disco se iniciaran a través de la red utilizando el disco del sistema de un nodo de arranque .

Las versiones posteriores de OpenVMS (V5.0 y posteriores) admitían clústeres VAX de interconexión mixta (que utilizaban tanto CI como Ethernet), así como la agrupación en clústeres VAX a través de DSSI ( Digital Systems and Storage Interconnect ), SCSI y FDDI , entre otros protocolos de transporte. Con el tiempo, a medida que se generalizó el uso de redes de área amplia de alto ancho de banda, la agrupación en clústeres se extendió para permitir enlaces de datos por satélite y enlaces terrestres de larga distancia. Esto posibilitó la creación de clústeres tolerantes a desastres ; al ubicar un único clúster VAX en diversas áreas geográficas, este podía sobrevivir a fallos de infraestructura y desastres naturales.

La implementación de VAXclustering se benefició enormemente de la introducción de servidores de terminal que utilizan el protocolo LAT . Al permitir que los terminales serie convencionales accedieran a los nodos host a través de Ethernet, cualquier terminal pudo conectarse de forma rápida y sencilla a cualquier nodo host. Esto simplificó considerablemente la conmutación por error de los terminales de usuario entre los nodos del clúster.

La compatibilidad con la agrupación en clústeres a través de TCP/IP se añadió en la versión 8.4 de OpenVMS, lanzada en 2010. Dado que Gigabit Ethernet es ahora común y se está introduciendo 10 Gigabit Ethernet , los cables y tarjetas de red estándar son suficientes para admitir la agrupación en clústeres de VMS.

OpenVMS admite hasta 96 nodos en un único clúster y permite clústeres de arquitectura mixta, donde los sistemas VAX y Alpha, o los sistemas Alpha e Itanium, pueden coexistir en un mismo clúster (varias organizaciones han demostrado clústeres de triple arquitectura y configuraciones de clúster con hasta 150 nodos, pero estas configuraciones no cuentan con soporte oficial).

A diferencia de muchas otras soluciones de clúster, VMScluster ofrece lectura y escritura transparentes y totalmente distribuidas con bloqueo a nivel de registro, lo que significa que varios nodos del clúster pueden acceder simultáneamente al mismo disco e incluso al mismo archivo. El bloqueo se produce únicamente a nivel de un solo registro del archivo, que normalmente corresponde a una línea de texto o a un único registro en una base de datos. Esto permite la creación de servidores de bases de datos con alta disponibilidad y redundancia múltiple.

Las conexiones de clúster pueden abarcar más de 800 km (500 millas ) , lo que permite que los nodos miembros se ubiquen en diferentes edificios de un campus de oficinas o en diferentes ciudades. 

La replicación de volúmenes basada en el host permite replicar (duplicar) volúmenes (del mismo tamaño o de tamaños diferentes) en varios controladores y varios hosts, lo que permite la creación de entornos tolerantes a desastres.

Los programadores de aplicaciones tienen acceso completo al gestor de bloqueos distribuidos (DLM), lo que permite a las aplicaciones coordinar recursos y actividades arbitrarias en todos los nodos del clúster. Esto incluye la coordinación a nivel de archivo, pero los recursos, las actividades y las operaciones que se pueden coordinar con el DLM son completamente arbitrarios.

Gracias a la capacidad de actualizaciones progresivas y a la compatibilidad con múltiples discos del sistema, las configuraciones de clúster se pueden mantener en línea y actualizar de forma incremental. Esto permite que las configuraciones de clúster continúen proporcionando acceso a las aplicaciones y a los datos mientras un subconjunto de los nodos miembros se actualiza a versiones de software más recientes. ^{[ 5 ] [ 6 ]} El tiempo de actividad del clúster se suele medir en años, siendo el tiempo de actividad más prolongado registrado hasta la fecha de al menos dieciséis años. ^{[ 7 ]}

• Nancy P. Kronenberg, Henry M. Levy, William D. Strecker, "VAXcluster: un sistema distribuido estrechamente acoplado" . ACM Transactions on Computer Systems 4 (2), 1986
• DIGITAL Technical Journal, 3 (3), 1991. Archivado el 22/12/2004 en Wayback Machine. Este número estuvo dedicado a VAXclusters y redes FDDI. (Archivado como archivos PDF).