diseño de un clúster con computadoras dadas de baja, como alternativa de bajo costo frente a ...

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DISEÑO DE UN CLÚSTER CON COMPUTADORAS DADAS DE
BAJA, COMO ALTERNATIVA DE BAJO COSTO FRENTE A
ORDENADORES DE ALTO RENDIMIENTO, PARA EMPRESAS DEL
EJE CAFETERO
GERMÁN ANDRÉS OLANO TREJOS
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA
FACULTAD DE INGENIERÍAS
PROGRAMA DE INGENIERÍA DE SISTEMAS Y COMPUTACIÓN
PEREIRA
2010
DISEÑO DE UN CLÚSTER CON COMPUTADORAS DADAS DE
BAJA, COMO ALTERNATIVA DE BAJO COSTO FRENTE A
ORDENADORES DE ALTO RENDIMIENTO, PARA EMPRESAS DEL
EJE CAFETERO
Trabajo de Grado
para optar el titulo de
Ingeniero de Sistemas y Computación
GERMÁN ANDRÉS OLANO TREJOS
Asesor:
Ingeniero Cesar Cabrera
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA
FACULTAD DE INGENIERÍAS
PROGRAMA DE INGENIERÍA DE SISTEMAS Y COMPUTACIÓN
PEREIRA
2010
Nota de Aceptación
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Presidente del Jurado
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Jurado
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Jurado
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Asesor
Pereira, 25 de Febrero de 2010
DEDICATORIA
A Dios que me ha brindado las oportunidades para crecer
como persona, como profesional, como hijo, hermano y
pareja, que siempre me ha acompañado y me ha otorgado
los más grandes tesoros de la vida.
A mi madre y mi hermana, cuyos grandes esfuerzos,
paciencia, consejos y cuidado me han permitido llegar
tan lejos.
A Marcela, la mujer que en los últimos años se ha
convertido en mi gran apoyo, y me ha enseñado mucho.
AGRADECIMIENTOS
Quiero agradecer a Dios por permitirme vivir estos momentos,
acompañado de las personas que quiero y tienen un gran significado
en mi vida. Agradezco a mi familia, quienes con su esfuerzo y
dedicación me ayudaron a cumplir mis metas y a iniciar mi camino
como profesional.
Mi agradecimiento a Marcela, quien me ha acompañado y apoyado en
muchos momentos de mi vida, especialmente en mi etapa
universitaria, que me ha brindado su amor, sus consejos, sus
opiniones, que me ha acompañado en este camino, que me ha
enseñado a como ser mejor persona, hijo, hermano, profesional,
pareja, etc.
Deseo también agradecer a mis compañeros y amigos, a quienes han
creído en mí, y me han ayudado de diversas formas, no solo en la
realización de este proyecto, también en otros en los que he tenido la
oportunidad de participar durante mi carrera. Y al Ingeniero Cesar
Cabrera, quien me brindo su apoyo, asesoría y buenos consejos para
la culminación de este proyecto.
CONTENIDO
pág.

RESUMEN 15
INTRODUCCIÓN 16
1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 20
1.1 DESECHOS TECNOLÓGICOS 21
1.2 REQUERIMIENTOS EN CAPACIDAD DE PROCESAMIENTO 22
2 ANÁLISIS DEL ENTORNO 24
2.1 DISEÑO DE LA ENCUESTA 24
2.2 RESULTADOS OBTENIDOS 31
2.2.1 Cantidad de computadores en la empresa 31
2.2.2 Clasificación de los equipos 32
2.2.3 Servidores 32
2.2.4 Nivel de rotación de los computadores en la empresa 33
2.2.5 Motivos para la rotación de los equipos 34
2.2.6 Convenios o preferencias con marcas 35
2.2.7 Manejo de residuos tecnológicos y políticas de reciclaje 36
de residuos tecnológicos.
2.2.8 Estado de los equipos dados de baja 37
3 JUSTIFICACIÓN 44
4 ESTADO DEL ARTE 46
4.1 CONCEPTOS BÁSICOS 46
4.1.1 Supercomputación 46
4.1.2 Computación paralela 46
4.1.3 Ley de Amdahl 47
4.1.4 Ley de Gustafson 48
4.1.5 Speedup 48
4.1.6 Sistemas distribuidos 49
4.2 CLÚSTER 51
4.2.1 Tipos de clúster 52
4.3 SOFTWARE PARA CLÚSTER 58
4.3.1 Sistema operativo 58
4.3.2 Middleware 67
4.4 SSI 83
4.4.1 Pilares 84
4.4.2 Ventajas 85
4.4.3 Desventajas 86
4.4.4 Características ofrecidas por SSI 87
4.4.5 Niveles en SSI 89
4.5 KERRIGHED 91
4.5.1 Objetivos e historia del proyecto 91
4.5.2 Características de kerrighed 92
4.5.3 Requisitos para la implementación 93
4.5.4 Otra información sobre kerrighed 94
5 CARACTERÍSTICAS DEL PROYECTO 97
5.1 CONSIDERACIONES GENERALES 97
5.2 TIPO DE INVESTIGACIÓN 97
5.3 DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN 98
5.4 POBLACIÓN 98
5.5 SELECCIÓN DE LA SOLUCIÓN CLÚSTER 99
5.6 ANÁLISIS DE DATOS 99
5.7 VARIABLES 100
5.8 FACTIBILIDAD DEL PROYECTO 100
5.9 CONSIDERACIONES ÉTICAS 101
6 DISEÑO DE UN CLÚSTER CON EQUIPOS NO USADOS 102
6.1 EQUIPOS 102
6.1.1 Elementos básicos 102
6.2 REDES 116
6.2.1 Clasificación 117
6.2.2 Diseño de la red 119
6.3 SELECCIÓN DE HARDWARE Y DISEÑO FÍSICO 120
DEL CLÚSTER
6.4 SISTEMA OPERATIVO 123
6.4.1 Instalación del sistema operativo 123
6.5 INSTALACIÓN DE KERRIGHED 155
6.5.1 Instalación en un nodo 155
6.5.2 Instalación de otros nodos 158
6.6 CONFIGURACIÓN 158
6.7 ADMINISTRACIÓN 159
7 RESULTADOS OBTENIDOS 161
7.1 DISEÑO DE UN CLÚSTER CON EQUIPOS DADOS DE 161
BAJA
7.2 INSTALACIÓN Y CONFIGURACIÓN DEL 162
SISTEMA OPERATIVO
7.3 INSTALACIÓN DE KERRIGHED 163
7.4 ADMINISTRACIÓN DE KERRIGHED 165
7.5 RENDIMIENTO 167
7.5.1 Enfoque lineal 168
7.5.2 Enfoque mediante benchmarking 169
7.6 COSTOS GENERADOS POR LA IMPLEMENTACIÓN 172
DEL CLÚSTER
7.6.1 Adquisición de equipos 172
7.6.2 Espacio físico y adecuación 174
7.6.3 Instalación, configuración y administración 175
7.6.4 Consumo de energía 177
7.6.5 Resumen 177
8 RECOMENDACIONES 179
9 CONCLUSIONES 181
BIBLIOGRAFÍA 184
LISTADO DE FIGURAS
pág.
Figura 1. Ventas de Computadores 20
Figura 2. Desechos tecnológicos 21
Figura 3. Cantidad de computadores en la empresa 31
Figura 4. Clasificación de los equipos de computo 32
Figura 5. Existencia de servidores 33
Figura 6. Nivel de rotación y reemplazo de equipos 34
Figura 7. Motivos para rotación o reemplazo de equipos. 35
Figura 8. Preferencia por marca o convenio 36
Figura 9. Manejo de residuos tecnológicos 37
Figura 10. Políticas de reciclaje y programas de donación 37
Figura 11. Equipos que pueden ser usados 38
Figura 12. Procesadores promedio 38
Figura 13. Capacidad de memoria RAM 39
Figura 14. Capacidad en disco duro 39
Figura 15. Existencia de tarjetas de red 40
Figura 16. Sistemas operativos 40
Figura 17. Clúster Beowulf 72
Figura 18. Logo de Rocks Cluster 75
Figura 19. Cantidad de nodos por clúster con Kerrighed 95
Figura 20. Cantidad de núcleos o cores por clúster 95
con Kerrighed