什么是集群计算？

集群计算非常适合需要节点之间频繁通信和协调的应用程序，例如在多个节点上并行处理相同的计算。集群中的计算机通过高速局域网连接，可以实现并行处理，所有处理器都可以访问共享内存来交换信息。

集群计算常用于需要紧密耦合组件的高性能分布式系统。集群中计算机之间的快速局域网连接使得并行处理成为可能，从而提高了整体性能。一些世界上最快的超级计算机就是基于集群计算架构构建的。

除了提高性能外，集群计算还可以提高系统的可用性。通过在多个节点上运行相同的任务，如果一个节点发生故障，其他节点可以接管工作负载，从而实现高可用性。这对于关键任务应用程序非常有用。

与单台高性能计算机相比，集群计算通常更具成本效益。它利用了廉价的商用硬件，通过集群中多个节点的协作来实现高性能计算。这使得集群计算在成本和性能之间达到了良好的平衡。

集群计算系统可以从简单的双节点系统到高性能超级计算机，不同规模的集群架构设计不同。常见的是采用 Beowulf 集群架构，利用 Linux、并行虚拟机（PVM）和消息传递接口（MPI）等技术以较低成本实现高性能计算。集群活动由 "集群中间件" 软件协调，使用户可将整个集群视为一个统一的计算单元。

对于需要进行复杂计算的集群，必须利用并行处理能力，将同一计算任务分配到多个节点上同时执行。自动并行化仍然是一个挑战，但并行编程模型可以通过在不同处理器上同时执行程序部分来增加并行性。对于支持多用户的集群，负载均衡尤为重要，每个请求都需要路由到特定节点。

集群可以通过添加更多节点进行水平扩展，这通常比扩展单个节点更具成本效益，可以使用较低性能的单机来处理更大的计算负载。添加节点还可提高可靠性，因为无需停机整个集群即可进行维护。分布式文件系统和 RAID 也可以进一步提高可靠性和速度。

采用统一接口，可与云原生服务协同使用并行集群，通过单一界面提交作业、执行并行处理和管理计算资源，最大限度提高应用性能。强大的冷却和节能系统对于超级计算集群而言至关重要，可防止过热并在消耗较少资源的情况下提供高性能。亚马逊云科技等云服务提供快速网络、几乎无限的基础设施和 EC2、Batch、Lustre 等服务，有助于在云中高效运行复杂模拟和深度学习工作负载。

MemoryDB 是一种全新的内存数据库服务，旨在提供极高的性能和可扩展性。它的吞吐量和延迟取决于节点类型、负载大小和客户端连接数量。在集群分片的主节点上，MemoryDB 可实现微秒级的读取延迟、不超过 10 毫秒的写入延迟和先写后读延迟。这意味着对于需要极快响应时间的应用程序，MemoryDB 是一个理想的选择。

MemoryDB 的性能非常出色，每秒最多可支持 39 万个读取请求和 10 万个写入请求。此外，每个节点可支持高达 1.3 GB/s 的读取吞吐量和 100 MB/s 的写入吞吐量（基于对只读和只写工作负载的内部测试）。这种极高的吞吐量使 MemoryDB 非常适合于需要处理大量数据的应用程序，如实时分析、缓存和会话存储等。通过集群计算和分片技术，MemoryDB 可以轻松扩展以满足不断增长的需求。

Elastic Load Balancing 是一项关键服务，可在多个 Amazon EC2 实例间自动分配应用程序的访问流量。它可以让您实现更高水平的应用程序容错能力，同时持续提供分配应用程序流量所需的负载均衡能力。这对于集群计算环境至关重要，因为它可以确保流量均匀分布到所有可用实例，从而最大限度地利用集群资源。

Elastic Load Balancing 还具有健康检查功能，可以检测出运行不正常的实例，并自动更改路由，将流量指向运行正常的实例，直到运行不正常的实例恢复正常为止。这种自动故障转移机制可确保应用程序的高可用性，即使在实例故障的情况下也能继续为用户提供服务。通过集群计算和负载均衡，可以构建高度可扩展和高度可用的应用程序。

Amazon App Mesh 是一种服务网格，可提供应用程序级联网，从而可以让您的服务能够在多种计算基础设施中轻松进行相互通信。在集群计算环境中，应用程序通常由多个微服务组成，这些微服务需要相互通信才能正常运行。App Mesh 为这些服务提供了一个统一的控制平面，使它们能够安全、可靠地相互通信。

App Mesh 可为应用程序提供端到端的可见性和高可用性，同时提供一致的可视性和网络流量控制，并帮助您提供安全的服务，使执行任务变得更轻松。它消除了更新应用程序代码、改变监控数据收集方式或在服务之间路由流量的方式的需要。相反，您可以对每项服务进行配置，以导出监控数据，并在整个应用程序中实施一致的通信控制逻辑。通过 App Mesh，您可以更轻松地管理和监控跨多个集群和云环境运行的分布式应用程序。