Введение. Виды кластеров Типы кластеров

Кла́стер (англ. cluster - скопление) - объединение нескольких однородных элементов, которое может рассматриваться как самостоятельная единица, обладающая определёнными свойствами.

Кластер - группа компьютеров, объединённых высокоскоростными каналами связи и представляющая с точки зрения пользователя единый аппаратный ресурс.

Кластеры высокой доступности

Обозначаются аббревиатурой HA (англ. High Availability - высокая доступность). Создаются для обеспечения высокой доступности сервиса, предоставляемого кластером. Избыточное число узлов, входящих в кластер, гарантирует предоставление сервиса в случае отказа одного или нескольких серверов. Типичное число узлов - два, это минимальное количество, приводящее к повышению доступности. Создано множество программных решений для построения такого рода кластеров.

Отказоустойчивые кластеры и системы вообще строятся по трем основным принципам:

· с холодным резервом или активный/пассивный. Активный узел выполняет запросы, а пассивный ждет его отказа и включается в работу, когда таковой произойдет. Пример - резервные сетевые соединения, в частности, Алгоритм связующего дерева. Например связка DRBD и HeartBeat.

· с горячим резервом или активный/активный. Все узлы выполняют запросы, в случае отказа одного нагрузка перераспределяется между оставшимися. То есть кластер распределения нагрузки с поддержкой перераспределения запросов при отказе. Примеры - практически все кластерные технологии, например, Microsoft Cluster Server. OpenSource проект OpenMosix.

· с модульной избыточностью. Применяется только в случае, когда простой системы совершенно недопустим. Все узлы одновременно выполняют один и тот же запрос (либо части его, но так, что результат достижим и при отказе любого узла), из результатов берется любой. Необходимо гарантировать, что результаты разных узлов всегда будут одинаковы (либо различия гарантированно не повлияют на дальнейшую работу). Примеры - RAID и Triple modular redundancy.

Конкретная технология может сочетать данные принципы в любой комбинации. Например, Linux-HA поддерживает режим обоюдной поглощающей конфигурации(англ. takeover), в котором критические запросы выполняются всеми узлами вместе, прочие же равномерно распределяются между ними.

Кластеры распределения нагрузки

Принцип их действия строится на распределении запросов через один или несколько входных узлов, которые перенаправляют их на обработку в остальные, вычислительные узлы. Первоначальная цель такого кластера - производительность, однако, в них часто используются также и методы, повышающие надёжность. Подобные конструкции называются серверными фермами. Программное обеспечение (ПО) может быть как коммерческим (OpenVMS, MOSIX, Platform LSF HPC,Solaris Cluster, Moab Cluster Suite, Maui Cluster Scheduler), так и бесплатным (OpenMosix, Sun Grid Engine, Linux Virtual Server).

Вычислительные кластеры

Кластеры используются в вычислительных целях, в частности в научных исследованиях. Для вычислительных кластеров существенными показателями являются высокая производительность процессора в операциях над числами с плавающей точкой (flops) и низкая латентность объединяющей сети, и менее существенными - скорость операций ввода-вывода, которая в большей степени важна для баз данных и web-сервисов. Вычислительные кластеры позволяют уменьшить время расчетов, по сравнению с одиночным компьютером, разбивая задание на параллельно выполняющиеся ветки, которые обмениваются данными по связывающей сети. Одна из типичных конфигураций - набор компьютеров, собранных из общедоступных компонентов, с установленной на них операционной системой Linux, и связанных сетью Ethernet, Myrinet, InfiniBand или другими относительно недорогими сетями. Такую систему принято называть кластером Beowulf. Специально выделяют высокопроизводительные кластеры (Обозначаются англ. аббревиатурой HPC Cluster - High-performance computing cluster ). Список самых мощных высокопроизводительных компьютеров (также может обозначаться англ. аббревиатурой HPC ) можно найти в мировом рейтинге TOP500. В России ведется рейтинг самых мощных компьютеров СНГ.

Системы распределенных вычислений (grid)

Такие системы не принято считать кластерами, но их принципы в значительной степени сходны с кластерной технологией. Их также называют grid-системами. Главное отличие - низкая доступность каждого узла, то есть невозможность гарантировать его работу в заданный момент времени (узлы подключаются и отключаются в процессе работы), поэтому задача должна быть разбита на ряд независимых друг от друга процессов. Такая система, в отличие от кластеров, не похожа на единый компьютер, а служит упрощённым средством распределения вычислений. Нестабильность конфигурации, в таком случае, компенсируется больши́м числом узлов.

1

В статье рассматриваются особенности типологии кластеров, формирующихся в российских условиях. Кластеризация экономики территориального уровня представляется в качестве одного из перспективных направлений развития регионов, муниципальных образований, городов и городских агломераций. Автором выделено пять базовых типов кластеров, формирующихся в регионах России, в том числе: промышленный, инновационный, туристический, образовательный, инфраструктурный. Обоснованы условия и ограничения кластеризации региональной экономики. В частности, обосновывается положение, что политика выравнивания территорий в социально-экономическом плане должна касаться обеспечения подъема и приоритетного развития именно тех отраслей, которые присущи местной территории, и только на этой базе предлагается развивать иные направления и формы экономической деятельности, в том числе на кластерной основе. Особое внимание уделено университетскому и инфраструктурному кластерам с учетом их высокого потенциала межкластерного взаимодействия. В частности, отмечено, что миссия инфраструктурных кластеров не ограничивается только выполнением непосредственных функций обслуживания экономики и населения региона, но она касается задач формирования комфортной среды и улучшения качества жизни.

развитие регионов

финансовые потери

межкластерное взаимодействие

кластеризация экономики

1. Болл С. В. и др. Фармацевтический кластер в России: особенности формирования и перспективы развития. – М.: Инновационный фонд «РОСИСПЫТАНИЯ», 2011. – 224 с.

2. Лукин М.В. Административно-управленческие механизмы социально-экономического развития регионов и муниципальных образований. – СПб.: Арт-Экспресс, 2013. – 346 с.

3. Портер, М. Конкуренция / Пер. с англ.: Уч. пос. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2001. – 610 с.

5. Чернышов С. Гора родила мышь // Эксперт-Сибирь. – 2012. – № 41. – С.16-17.

В современных условиях в мировой экономике, с учетом усложнения связей и взаимодействия экономических субъектов, происходит процесс перехода от доминирования экономических институтов, характеризующихся жесткими формами субординации и владения собственности (наиболее распространенными из которых являются компании холдингового типа) к более гибким мобильным (по динамике и масштабу деятельности) структурам, причем наиболее популярными из них являются кластеры .

По мнению М. Портера, процесс кластеризации первоначально носил стихийный характер: предприятия и организации какой-то одной отрасли или близких видов экономической деятельности стремятся располагаться на какой-то одной территории, что позволяет им поддерживать деловые контакты, обмениваться полезной информацией, отстаивать и лоббировать свои профессиональные интересы . Не случайно, одним из первых объектов, определенных М. Портером как кластер, была группа малых и средних предприятий итальянских обувщиков. В этом плане кластеры напоминают средневековую гильдию ремесленников с ее нормами, правилами взаимодействия и своеобразной субкультурой.

Вместе с тем в последующие годы кластеры становятся не только стихийно организованными группами предприятий и организаций, но и целенаправленным и достаточно эффективным инструментом государственной экономической политики. В частности, данная форма организации в ряде стран стала применяться как основной инструмент новой экономической политики (Великобритания, КНР, Финляндия США, и др.), а в ряде случаев и в виде антикризисной стратегии (Канада).

Кластеризация экономики территориального уровня в современных условиях выступает в качестве одного из перспективных направлений развития регионов, муниципальных образований, городов и городских агломераций. В настоящее время контуры кластерной политики сводятся к четырем основным типам кластеров.

К первому типу относятся промышленные кластеры. Как правило, они концентрируются на базе совокупности предприятий и организаций одной отрасли, обеспечивая реализацию той или иной «цепочки ценностей», заканчивающейся производством и реализацией конечной продукции. На рис. 1 представлены две возможные цепочки ценностей (для автомобильной и лесной отраслей), составляющие возможное «продуктовое обоснование» кластеризации экономики того или иного региона.

Рассматривая промышленные кластеры для разных цепочек ценностей, можно сделать вывод, что в каждом конкретном случае состав участников данного партнерства предприятий может быть разнообразным, хотя его основу («ядро кластера»), как правило, составляют организации НИОКР, промышленного производства и сбыта продукции.

Рис. 1. Примерные «цепочки ценностей», составляющие «продуктовое обоснование» кластеризации территориальной экономики в двух отраслях

Диапазон критериев выделения промышленных кластеров в российской практике значителен. Так, рядом специалистов в качестве кластера объявляется автомобильный комплекс Санкт-Петербурга, исходя из наличия в городе и в прилегающих к мегаполису районах Ленинградской области нескольких автомобильных производств (Форд, Тойота, Ниссан и др.). Однако подобный комплекс на данном этапе, по мнению автора, не является кластером, поскольку в Санкт Петербурге практически отсутствуют НИИ и КБ, ориентированные на разработку новых автомобилей и их узлов, нет университета, выпускающего специалистов для автопрома, в зачаточном состоянии находится сектор производства комплектующих изделий для автопрома. И, наконец, в городе отсутствует особая, своеобразная «автомобилецентрированная» культура (предусматривающая телевизионные передачи, профессиональные и любительские конкурсы), соревнования профессионалов и любителей и т.п. Называть Санкт-Петербург «Русским Детройтом» пока преждевременно.

Поэтому правильнее оставить для группы смежных предприятий автомобильной промышленности Санкт-Петербурга понятие комплекс или «протокластер», как начальная стадия по мере формирования необходимых атрибутов, преобразующаяся в кластер. В России, например, полноценный автомобильный кластер сформирован в г. Тольятти. Более взвешенную оценку возможности кластеризации собственной промышленности высказало руководство Ивановской области, считающее, что для организации полноценного текстильного кластера потребуется не менее 20 лет.

Ко второму типу кластеров следует отнести инновационный кластер. Следует подчеркнуть, что инновационные кластеры могут фактически представлять особые экономические зоны с инновационно-внедренческой направленностью и технополисы. В Российской Федерации подобные кластеры формируются на базе малых городов с высоким инновационным потенциалом. Примерами подобных городов являются г. Зеленоград в Подмосковье, г. Сосновый Бор в Ленинградской области. К этой же категории можно, в частности, отнести города со статусом ЗАТО (ранее относящиеся к категории так называемых закрытых городов или «почтовых ящиков»), имеющим комплекс предприятий и организаций стратегических отраслей.

Вторым вариантом формирования инновационного кластера является его позиционирование как особой экономической зоны инновационно-внедренческого типа. Как правило, эффективность подобных кластеров зависит от изначального потенциала университетов или научно-исследовательских организаций, на базе которых формируется особая экономическая зона или инновационный кластер. Не случайно, высказываются сомнения в эффективности, по крайней мере, на начальном этапе широко разрекламированного проекта инновационного комплекса «Сколково» (состоящего сразу из пяти формирующихся кластеров) по аналогу Кремниевой долины (Silicon Valley) в США.

Однако в отличие от аналога, в котором ведущую роль, особенно на начальном этапе, имел Стэнфордский университет, исходным элементом Сколково является лишь бизнес-школа. Характерно, что попытки формирования особых экономических задач в городах с изначально низким инновационным потенциалом, выразившиеся в образовании особых экономических зон, себя не оправдали. Как показала проверка, проведенная Счетной Палатой РФ и Минэкономразвития, при имеющейся на настоящее время отдаче от этих зон, за редким исключением, вложенные в их создание бюджетные средства окупятся не ранее чем через полторы тысячи лет . Отметим, что неравнозначный эффект успешности функционирования инновационных комплексов был отмечен и по итогам государственной программы, реализуемой с 1980 г. в Японии по созданию сети технополисов преимущественно в наиболее отсталых сельскохозяйственных провинциях. Из подобных примеров следует сделать вывод, что формирование инновационных кластеров более перспективно в тех районах, где есть изначально более высокий потенциал для проведения инновационной деятельности. А политика выравнивания территорий в социально-экономическом плане должна касаться обеспечения подъема и приоритетного развития именно тех отраслей, которые присуще местной территории. И лишь на этой базе можно развивать иные направления и формы экономической деятельности.

Третью группу составляют туристические кластеры. Отметим, что их формирование, несомненно, требует не только наличия в определенном районе естественных предпосылок для развития туризма, но и значительных усилий по формированию благоприятной инфраструктуры. Особенностью, присущей туризму, как экономическому виду деятельности, является наличие ощутимого мультипликативного эффекта, выражающегося в том, что на одно рабочее место в туристических организациях (непосредственно обеспечивающих предоставление туристических услуг) приходится в среднем 6-7 мест в организациях обслуживающей инфраструктуры (отельном бизнесе, транспортном обслуживании, организациях сферы питания, здравоохранения, рекреации, экологического сервиса, обеспечении безопасности и пр.). Следует отметить, что ввиду разнообразия регионов России, почти в каждом из них имеются существенные предпосылки для организации местного туризма разнообразного типа (рекреационного, лечебно-оздоровительного, религиозно-паломнического, экстремального, рыболовно-охотничьего, бизнес-туризма и пр.), однако, основным сдерживающим фактором выступает дефицит объектов инфраструктуры.

Особую группу кластеров составляют так называемые «инфраструктурные кластеры». Отметим, что наличие инфраструктуры обязательно для успешного функционирования любой социально-экономической системы. Более того, одним из условий успешного функционирования и развития кластера любого типа является наличие эффективно работающей инфраструктуры, скоординированная деятельность компонентов которой позволяет резидентам кластера существенно снизить свои издержки. Отметим, что эффективно работающая инфраструктура - один из важнейших мотивирующих факторов членства в составе кластера его потенциальных резидентов.

Вместе с тем связность и скоординированность действий элементов инфраструктуры далеко не всегда проявляется на практике, приводя к многочисленным нестыковкам и потерям из-за межведомственной разобщенности. Отметим, что связность инфраструктуры особенно важна для следующих типов территорий и поселений:

1) новые городские районы и поселения, использующие концепцию комплексного освоения территории, основанную на создании не только жилищной сферы, но и комфортной социальной среды, удобного транспортного обеспечения;

2) города и иные городские поселения, реализующие концепцию «умного города», предусматривающего применение интеллектуальных технологий, обеспечивающих выполнение задач от управления деятельностью всего комплекса городских служб до дистанционного управления посредством мобильного телефона системой энергетического и бытового обеспечения домохозяйства (например, на базе технологической платформы «Urban OS», разрабатываемой международной компанией «Living Plan IT» ;

3) города и городские поселения, находящиеся в сложных природно-климатических условиях. В данном случае основной комплекс предприятий, обслуживающих обширную территорию с находящимися на ней отдельными поселениями, может базироваться в центре городского округа. Согласимся с теми авторами, которые считают, что в ряде городов Крайнего Севера, с учетом свертывания других видов экономической деятельности, такая отрасль инфраструктуры, как ЖКХ, поддерживающая жизнедеятельность поселений, выполняет территориально-образующие или градообразующие функции .

Таким образом, роль инфраструктурных кластеров не ограничивается только выполнением непосредственных функций обслуживания экономики и населения региона, но она касается задач формирования комфортной среды и улучшения качества жизни.

Пятым типом кластеров выступают университетские комплексы или образовательные кластеры, особенностями которых, наряду с предоставлением образовательных услуг, выступает разработка инновационных продуктов (товаров, работ и услуг) при участии преподавателей, студентов и аспирантов. В принципе, такой образовательный кластер в перспективе может стать важным системообразующим элементом развития территории.

Следует отметить, что представленная выше типология характеризует базовые кластеры, однако типология кластеров может быть дополнена за счет эффектов межкластерного взаимодействия. Данный эффект проявляется в том, что кластеры в целом или их отдельные резиденты (предприятия и организации) могут взаимодействовать с кластерами других типов. В частности, подобное взаимодействие может приводить к созданию принципиально новой конкурентоспособной продукции (за счет синергетического эффекта). Наибольшими возможностями к межкластерному взаимодействию располагают, естественно, образовательные и инфраструктурные кластеры, в определенной степени способные выполнять обеспечивающие функции для любого кластера.

Таким образом, типология кластеризации экономики России строится на формировании базовых типов кластеров (промышленного, инновационного, туристического, инфраструктурного, образовательного) и тех видов кластерно организованных групп предприятий и организаций, кооперирующихся на основе межкластерного взаимодействия.

При этом отметим необходимость кластерной координации инфраструктурных предприятий, обеспечивающих не только выполнение каждой отраслью и предприятиями своих непосредственных функций, но и за счет координации усилий (эффекта кластера), обеспечивающих снижение финансовых потерь и рост качества жизни.

Рецензенты:

Дроздов Г.Д., д.э.н., профессор, заведующий кафедрой «Менеджмент таможенного и страхового сервиса» ФГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный экономический университет», г. Санкт-Петербург.

Макаров А.Д., д.э.н., д.ю.н., профессор, профессор кафедры прикладной экономики и маркетинга Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики, г. Санкт-Петербург.

Не случайно, наибольшее распространение городские округа как форма муниципальной организации получили именно в северных регионах России.

Библиографическая ссылка

Звягина Е.М. ТИПОЛОГИЯ КЛАСТЕРОВ И ОСОБЕННОСТИ КЛАСТЕРИЗАЦИИ ЭКОНОМИКИ РЕГИОНОВ РОССИИ // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 2.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=12696 (дата обращения: 01.02.2020). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»

Понятие «кластер» может варьироваться в зависимости от возлагаемых на него ролей. Цель данной статьи — ознакомить читателя с полным спектром кластерных решений, представленных на рынке, и помочь определиться в выборе варианта для тех или иных задач. Рассмотрим каждый вид кластеров на конкретных примерах решений от Microsoft.

Кластеры балансировки нагрузки
Итак, первая задача: есть серверное приложение (например, веб-сайт). Необходимо, чтобы оно выполнялось параллельно на нескольких серверах средней или малой мощности, причем вычислительная часть должна легко расширяться в зависимости от нагрузки.

Для решения используется метод балансировки нагрузки (Network Load Balancing, NLB). Он заключается в построении фермы объединенных сетевыми интерфейсами серверов (узлов), на которых выполняется общее серверное приложение. Под общ-ностью подразумеваются одинаковые параметры безопасности и конфигурации приложения на всех узлах. В то же время общие данные вынесены за пределы фермы и расположены на отдельных серверах или сетевых хранилищах.

Использование NLB позволяет не столько повысить скорость выполнения отдельного серверного приложения (время одного запроса бесконечно мало в сравнении с количеством запросов), сколько перераспределять нагрузку между несколькими узлами с идентичными приложениями. Для этого в общей сети фермы, которая объединяет узлы между собой и обеспечивает доступ пользователей к узлам, NLB регистрирует общий — публичный — IP-адрес будущего кластера. Именно этот IP-адрес будет доступен пользователям для обращения к серверным приложениям. Кроме того, все узлы фермы добавляются в кластер с собственными — приватными — IP-адресами.


Упрощенно механизм работы NLB-кластера выглядит следующим образом: при первом обращении пользователя на публичный IP-адрес, запрос перенаправляется на один из узлов кластера по приватному IP-адресу, где и обрабатывается конкретным серверным приложением. Связка «адрес пользователя — приватный адрес узла» (на практике параметров привязки намного больше) сохраняется службой NLB и при следующем обращении соединение происходит с тем узлом, на котором был обработан его предыдущий запрос. Запрос от другого пользователя перенаправляется на следующий узел кластера (или по какому-то другому принципу — нагрузке, приоритетов портов, — это зависит от конкретной реализации и настроек NLB).

Таким образом, благодаря NLB, создается эффективное серверное приложение, исполняемое на группе машин, фактически в линейной зависимости суммирующее общую производительность относительно количества узлов. При этом достигается высокая отказоустойчивость, поскольку под одной «точкой входа» к тому или иному сервису кластер может предоставить избыточное количество узлов одинаковой функциональности.

К недостаткам кластеров балансировки нагрузки следует отнести то, что серверное приложение должно быть приспособлено к работе в NLB, в частности, для сохранности данных и состояний пользователя на каждом узле.



В качестве примера представим веб-ферму на базе NLB-кластера с веб-приложением, куда пользователь вносит данные. Помимо переадресации запросов на конкретные узлы, других задач NLB не выполняет, поэтому по умолчанию все данные пользователя сохранятся на том узле кластера, к которому его подключила система при первом обращении. Если пользователь отключился от веб-приложения и вернулся через 15 минут — нет никакой гарантии, что он будет перенаправлен на тот же узел, следовательно, он может не увидеть введенные ранее данные. Кроме того, современные веб-приложения активно используют понятие «состояния сессии» для сохранения глобальных переменных (например, результат аутентификации пользователя при регистрации через веб-форму) или передачи параметров и массивов данных при переходе между веб-страницами. По умолчанию сессия сохраняется в рабочем процессе серверного веб-приложения, т.е. в случае сбоя узла, перезагрузки рабочего процесса или других нештатных ситуаций данные текущей сессии будут утеряны безвозвратно. При следующем обращении пользователя, чей текущий узел отключился, запрос будет переведен NLB на другой узел. Однако этот узел не будет «знать», какую аутентификацию прошел пользователь, в какой части сайта он находился. В результате вместо формы с заполненными данными на экране пользователя появится приглашение на ввод пароля или первая страница сайта. Поэтому для нормального функционирования кластера NLB, его узлы помимо публичной сети должны иметь и внутреннюю сеть, где будут присутствовать серверы общих ресурсов — базы данных, файловые хранилища, хранилища состояний сессий и т.п., — доступные одновременно всем серверным приложениям на всех узлах. И эти приложения должны «знать» о том, каким образом хранить общие данные на внешнем ресурсе.

Пример построения фермы веб-серверов

Требуемые программные продукты: Microsoft Windows Server 2008 любых редакций. Начиная с самой младшей редакции, Web Edition, и заканчивая Datacenter Edition, Windows Server 2008 поддерживает службу Windows Network Load Balancing (WNLB) и может выступать в роли узла кластера NLB. Для предыдущих версий Windows Server (2003, 2003 R2) смотри соответствующие спецификации. Максимальное поддерживаемое число узлов в кластере — 32.

Требуемое аппаратное обеспечение: рекомендуемые Microsoft конфигурации к выбранной редакции ОС (беспокоиться о требованиях службы WNLB к памяти не следует — понадобится от 1 до 32 МБ в зависимости от нагрузки; в среднем — 2 МБ) и требования программного обеспечения, которое будет выполняться как задача; сетевой коммутатор с поддержкой протокола IGMP (желательно) или, если поддержка мультикастинга сетевым оборудованием не обеспечивается, — два сетевых адаптера на каждом узле.

Алгоритм процесса развертывания следующий:

1. Установить на всех узлах будущего NLB-кластера службу Network Load Balancing, добавляется как Feature сервера Windows Server 2008.

2. Запустить оснастку управления Network Load Balancing Manager на любом из узлов и запустить мастер создания NLB-кластера командой New Cluster.

3. Мастер после указания имени первого узла позволяет определить сетевой интерфейс узла, где будет работать публичная сеть, приоритеты узла и, собственно, IP-адрес(а) и FQDN будущего кластера, режим работы кластера (юникаст, мультикаст, аппаратный IGMP) и, самое главное, правила распределения запросов между узлами кластера. Правило по умолчанию — это равномерное распределение всех запросов на все IP-адреса кластера независимо от порта, с «привязкой» конкретного отвечающего узла к IP-адресу клиента.

4. По завершении работы мастера, кластер конфигурируется и запускается в указанной конфигурации с одним узлом (определенным в мастере создания). Команда Add Host To Cluster запускает мастер добавления новых узлов в кластер. При этом не обязательно загружать консоль Network Load Balancing Manager на подключаемом узле. Мастер автоматически связывается с указанным сервером, проверяет наличие установленной службы NLB и только после этого конфигурирует службу и добавляет узел в указанный кластер.

К слову, даже без использования стороннего ПО служба NLB поддерживает различные «хитрые» конфигурации. Например, она способна одновременно поддерживать и кластер для определенных приложений, и работу серверов как отдельных узлов по любому адресу/порту с балансировкой только при сбое. Также в NLB один сервер может одновременно выступать узлом в различных кластерах.



Конечно, не следует рассматривать NLB-кластер как панацею от всех бед, связанных с производительностью и высокой нагрузкой. По сути, функция NLB заключается в выполнении одной простой задачи — распределения обращений между узлами, поэтому такой кластер ничего не «знает» об особенностях тех или иных приложений и не учитывает их в своей работе. В результате многие службы — и простые, как File Sharing, Active Directory Domain Controller, и сложные, например, Windows Terminal Services, Microsoft SQL Server (либо СУБД других производителей) — не будут работать в режиме NLB-кластера, поскольку для распределения нагрузки между их сервисами требуется больше, чем просто распределение запросов. Для каждой из служб существуют сервисы балансировки нагрузки. Например, сервис Distributed File System (DFS) обеспечивает распределение данных и запросов пользователей между файловыми серверами в сети, а для SQL Server — специальные настройки репликации данных между серверами и механизмы контроля целостности на уровне приложений.

Кроме того, поскольку подход NLB по сути — сетевой, то критерий функционирования узлов для него ограничивается работой стека TCP/IP на узлах кластера. А работает ли на определенном порту узла какой-либо сервис (тот же IIS), NLB не проверяет и будет успешно передавать все http-запросы на узел, где служба IIS остановлена. Другими словами, работа службы NLB — отдать пакет узлу, а кто и как, и будет ли вообще его обрабатывать — ее уже не волнует.

Кластеры высокой доступности


Есть некотор ая многомерная задача, которую распараллелить невозможно, но требуется реализовать ее надежное выполнение на некотором наборе серверных ресурсов. При этом необходимо обеспечить не только физическую доступность сервиса, но и работу служб, нагрузку и т.д. Такие задачи решают кластеры высокой доступности (High Availability Cluster).

Кластеры высокой доступности обеспечивают гарантированную работу целевого приложения на одном из своих серверных узлов, объединенных высокоскоростной сетью для обмена состояниями процессов и общей дисковой СХД. В случае выхода из строя узла с приложением, вмешательства оператора, снижения производительности приложения до некоторого порога и т.п., целевое приложение запускается на другом доступном узле кластера. Поскольку данные приложения хранятся на общем дисковом массиве, они остаются доступными и при старте на другом узле, а сетевое имя и адрес маршрутизируется кластером между узлами. В отличие от NLB-кластера, который, по сути, является точкой обращения к приложениям, программы в HA-кластере представлены как отдельные сетевые серверные ресурсы. Каждый из таких сервисов имеет собственные IP-адрес и имя, отличные от IP-адресов/имен кластера и узлов. Кластеры высокой доступности обеспечивают надежное выполнение серверных приложений, но не повышают их производительность. Часто — даже наоборот, скорость работы несколько снижается, поскольку возникают накладные расходы на менеджмент ресурсов узла.

Таким образом, HA-кластер можно назвать «приложениецентричной» службой. Для нее важно, чтобы приложение получало все необходимые ресурсы — процессорное время, память, дисковую подсистему, сетевые соединения. Благодаря столь обширному контролю, пользователи всегда имеют доступ к приложению, которое мигрирует в случае сбоя отдельного узла на следующий свободный по задаваемому администраторами алгоритму. То есть, пожертвовав некоторым количеством серверов, которые в определенный момент простаивают «на подхвате» (пассивный режим, в отличие от активного режима того узла, где работает конкретная задача), можно быть уверенным, что аппаратный или программный сбой отдельного сервера не прервет бизнес-процессы организации.

В простейшем варианте HA-кластеры состоят из активного и пассивного узла. На активном выполняется задача, пассивный используется в случаях сбоев основного узла либо же при обновлении аппаратного или программного обеспечения. Для экономии аппаратных ресурсов порой используют конфигурации активный/активный, где на каждом из узлов выполняется своя задача. В таком случае при переносе задачи с одного узла на другой второй узел будет выполнять две задачи одновременно, но с более низкой производительностью обеих (если не сконфигурированы какие-то специальные приоритеты). Поэтому, если планируется отказоустойчивое решение для работы нескольких критических бизнес-приложений (или их отдельных служб), используется HA-кластер с 4, 8 или более узлами, один или два из которых работают в пассивном режиме, а остальные — в активном.

Однако наиболее важным нюансом при построении больших кластеров является общая дисковая система хранения данных. Она объединяет все узлы кластера и позволяет запущенным на них задачам получать доступ к необходимым данным независимо от узла, на котором они сейчас загружены. При большом количестве узлов и работающих на них «тяжелых» приложений, требуется очень высокая пропускная способность общей шины данных, а также большое количество выделяемых логических дисковых устройств на этой шине, поскольку каждому приложению необходимо, по крайней мере, одно такое устройство в единоличное пользование.

Пример построения HA-кластера


Таким образом, в отличие от NLB-кластера, здесь потребуется специ-фическое оборудование — общая дисковая подсистема.

Требуемые программные продукты: Microsoft Windows Server 2008 в редакциях Enterprise или Datacenter — только они поддерживают работу кластера высокой доступности с применением Windows Server Failover Clustering. Количество узлов в кластере — 16, все узлы должны быть участниками одного домена Active Directory. Без Active Directory установить HA-кластер под управлением Windows Server Failover Clustering невозможно. Программное обеспечение, которое будет выполняться как задача, должно поддерживать работу в HA-кластере (или обеспечивать возможность переноса конфигурации, состояний между узлами).

Требуемое аппаратное обеспечение: рекомендуемые Microsoft конфигурации к выбранной редакции ОС, требования ПО (с учетом вероятности работы нескольких приложений на одном узле); два высокоскоростных (не менее 100 Мбит) сетевых интерфейса. Первый — для публикации в общей сети ресурсов кластера и приложений, другой — как внутренний интерфейс обмена данными между службами Windows Server Failover Clustering узлов для информирования о сбоях и режимах работы; общая дисковая подсистема, подключенная ко всем узлам, построенная на технологиях Fiber Channel, SCSI, iSCSI и в которой присутствует дисковое хранилище, оснащенное по крайней мере двумя свободными логическими дисковыми устройствами (одно — для общих данных служб кластеризации узлов Windows Server Failover Clustering, второе — непосредственно для данных кластеризуемого приложения). Если предполагается исполнение на узлах более одного приложения или приложение требует нескольких дисков, число логических устройств можно увеличить.

Алгоритм процесса развертывания:

1. Добавить серверы, которые будут работать как узлы HA-кластера, в домен Active Directory.
2. Подключить и настроить аппаратные компоненты, требуемые для работы кластера на каждом из узлов (особенно касается дисковой подсистемы).

3. Установить на всех узлах службу Windows Server Failover Clustering, которая добавляется как свойство сервера Windows Server 2008.

4. Запустить на одном из узлов оснастку Failover Cluster Management. Командой Validate a Configuration запустить мастер проверки конфигурации оборудования будущего кластера. Мастеру указываются имена всех узлов, которые будут задействованы в кластере, он автоматически находит всё требуемое оборудование и проверяет его в различных режимах работы. Процесс проверки занимает от 15 минут до нескольких часов. Рекомендуется внести все изменения, которые будут предложены мастером по окончании работы.

5. В оснастке Failover Cluster Management запустить командой Create a Cluster мастер создания кластера. После указания имен всех будущих узлов кластера и проверки наличия на них службы Windows Server Failover Clustering, мастер потребует только IP-адрес и имя будущего кластера. Процесс непосредственного создания кластера занимает буквально минуту.

6. После создания кластера в Failover Cluster Management будет отображена структура нового кластера. После проверки конфигурации, подготавливаем целевое приложение или сервис для работы в отказоустойчивом режиме. (Если требуется сервер БД, то на данном шаге его необходимо установить в кластерном режиме на каждый из узлов кластера, где он должен работать. Если работа сервера не будет нормироваться отдельными узлами, лучше устанавливать на все узлы. Процесс кластерной установки сервера БД только копирует исполнимые файлы приложения, а дальнейшая настройка и конфигурирование выполняется непосредственно в оснастке.)
7. В оснастке Failover Cluster Management в разделе Services and Applications запускаем мастер создания приложения High Availability Wizard. Выбираем из списка установленных служб требующуюся, определяем IP-адрес и имя будущего сервера баз данных, указываем, какие из доступных дисков общего хранилища предоставляем для данного приложения. Мастер создает приложение, которое запускается в режим онлайн.

Если на HA-кластере работает несколько задач, нужно быть готовыми к тому, что они не всегда совместимы между собой на одном узле или не позволяют двухузловому кластеру работать в режиме активный/активный. Поэтому в решениях отказоустойчивой кластеризации на Windows Server 2008 рекомендуется использовать средства встроенной виртуализации Windows Hyper-V. Виртуальная машина с точки зрения кластеризации является обычным сервисом, выполнение которого следует остановить на одном узле, сохранив его данные в общем хранилище, и запустить на другом узле. При этом виртуальная машина не просто сохраняет данные (собственно, ее основные данные и так находятся в общем хранилище кластера) — сервис виртуализации приостанавливает работу переносимой виртуальной машины и сохраняет состояние оперативной памяти в виде файла на диске. Далее этот файл восстанавливается на другом узле как память запущенной там ранее остановленной виртуальной машины. Таким образом можно добиться более безопасного и изолированного исполнения нескольких несовместимых служб на одном узле, а также более полного использования аппаратных ресурсов, поскольку несколько виртуальных машин позволяют эффективнее распределять процессорное время между виртуальными процессорами. О вычислительных кластерах на базе решений Microsoft см. приложение PCWeek Review №3 «Ресурсоёмкие вычисления».

В последние десятилетия во многих странах мира можно наблюдать процессы улучшения промышленной политики за счет применения современных, эффективных технологий и подходов, которые, в свою очередь, характеризуется возросшей ролью местных организаций в формировании стратегий территориального развития, существенной ориентацией на качество локальных конкурентных преимуществ и вниманием к региональным производственным системам. В большинстве стран Западной Европы, Азии и Северной Америки, начиная с 90-х годов ХХ столетия, лозунгом политики развития прочно становятся кластеры, которые все чаще рассматриваются в качестве объекта промышленной политики нового образца, именуемой "кластерной", главной целью которой выступает повышение конкурентоспособности страны или территории. В основе этого нового типа экономической политики лежит признание того, что стабильные правовые, политические, социальные институты и устойчивая макроэкономическая политика являются важными предпосылками увеличения национального (регионального) благосостояния.

Прежде чем перейти к рассмотрению типов кластеров, хотелось бы остановиться на некоторых вопросах, связанных с терминологией кластеров. Наравне с кластерами, следует выделить следующие определения (как вновь придуманные, так и устоявшиеся), которые употребляются для показа географических концентраций компаний, отраслей и связанных с ними процессов:

  • · промышленные районы;
  • · новые промышленные места;
  • · территориальные производственные комплексы;
  • · неомаршалловские узлы;
  • · региональная инновационная среда;
  • · сетевые области;
  • · обучающиеся регионы и др.

Эти определения, в некоторой степени разнообразные по смыслу, порой употребляются как равноценные, создавая сумятицу и нуждаясь в более правильных определениях. Не имеется и однозначного, правильного определения кластера (см. Табл.1.1), что можно разъяснить становлением теории и неполнотой концепции, разработанной М. Портером.

Исходя из определений, приведенных в таблице, подчеркнем два основных элемента в кластерах. Во-первых, компании в кластере должны быть объединены отдельным способом. Отношения являются и вертикальными (цепочки приобретений и реализаций), и горизонтальными (сопутствующая продукция и услуги, применение аналогичных специализированных расходов, технологий или институтов, и прочие отношения). Кроме того, большое количество этих связей втягивают социальные взаимоотношения или сети, которые создают выгоды для задействованных компаний.

Таким образом, "кластер - конфигурация сети, которая проистекает в границах географической локализации, в которой схожесть компаний и институтов гарантирует отдельные формы единства и приумножает частоту и влияние взаимоотношений".Porter, M. E. "On Competition".// HarvardBusinessSchool Press. 1998. Р. 226

Во-вторых, предлагается фундаментальная характеристика, обусловленная тем, что кластеры - это географически тесные группы взаимосотрудничащих компаний. Общее их месторасположение содействует организации и росту преимуществ, формирующих цену, являющихся плодом сети взаимодействий между компаниями.

Следует отметить, что выделяют две важнейшие категории кластеров, основанные по принципу пространственности и функциональности. В случае когда определяется разница между кластерами, функционально-сплоченные системы, которые меньше регламентированы определенными регионами, совпадающие с начальным определением М. Портера (1990г., см. Tабл.1), обычно следует причислять к промышленным кластерам. Пространственные скопления предприятий схожих и объединенных компаний и отраслей относятся к региональным кластерам.МарковЛ. С. "Экономическиекластеры:понятия и характерные черты" Институт экономики и ООП СО РАН, Новосибирск. - 2005.

Таблица 1.1 Многообразие дефиниций кластера

Источник

Определение

The competitive advantage of nations

Промышленный кластер - цепь отраслей, объединенных через отношения покупатель-поставщик или поставщик-покупатель, или через совместные технологии, совместные закупки или рассредоточения, или совместные трудовые союзы.

On the clustering of small firms

Кластер - группа предприятий, относящихся к одному сектору и работающих в узкой близости друг к другу.

Swann and Prevezer

A comparison of the dynamics of industrial clustering in computing and biotechnology

Кластеры - группы компаний в границах одной отрасли, размещенные в одной географической области.

Regional clusters and economic development

Региональные кластеры - это промышленные кластеры, в которых компании - участники находятся в узкой близости друг к другу.

Bringing business clusters into the mainstream of economic development

Кластер - сосредоточение компаний, которые могут создать синергетический эффект, вследствие их соседства в определенной географической территории и взаимозависимости, даже при том, что их объем занятости может не быть отчетливым или зримым.

Кластер - географически ближняя группа объединенных компаний и взаимодействующих институтов в специфичной сфере, соединенная определенными общностями и взаимодополнениями.

Old and new theories of industry clusters

Экономические кластеры - не только объединенные и протягивающие руку помощи отрасли и институты, а скорее объединенные и приходящие на помощь институты, которые более конкурентоспособны на основе их взаимосвязей.

Swann and Prevezer

The dynamics of industrial clustering

"Кластер" обозначает значительную группу компаний в объединенных отраслях в отдельной местности.

An industrial policy agenda 2000 and beyond

Кластер - группа компаний, которые функционально соединены как вертикально, так и горизонтально. Функциональность как подход указывает на качество имеющихся отношений между компаниями и институтами, оказывающих поддержку кластеру, и такие отношения устанавливаются через рынок.

Steiner and Hartmann

Learning with clusters

Кластер - цепь взаимодополняющих компаний (в области производства продукции и оказании услуг) социальных, частных и полуобщественных исследовательских институтов и институтов развития, которые объединены рынком труда и/или взаимоотношениями затрат-выпуска, и/или технологическими сношениями.

Roelandt and den Hertag

Cluster analysis and cluster-based policy making in OECD countries

Кластеры могут быть представлены как сети производителей продукции и услуг, зависящих друг от друга компаний (в том числе специализированные поставщики), объединенных друг с другом в цепочке добавленной стоимости производства.

Simmie and Sennett

Innovation in the London metropolitan region

Инновационный кластер как значительное число связанных промышленных и/или сервисных фирм, имеющих высокий уровень взаимосотрудничества, обычно через цепь поставок продукции, и действующих при равных рыночных ситуациях.

Bergman and Feser

Промышленные кластеры могут быть установлены в общем обличье как группа коммерческих компаний и некоммерческих предприятий, для которых участие в группе является существенным элементом персональной конкурентоспособности каждого члена компании. Кластер соединяют вместе произведенные операции купли-продажи или совместные технологии, совместные клиенты или центры распределения товаров и услуг, или трудовые союзы.

Bergman and Feser

Industrial and regional clusters

Региональные кластеры - это промышленные кластеры, которые сосредоточены на географически определенной территории, обычно внутри региона, который организует передовой район, рынок труда и прочие функциональные хозяйственные организации.

Toronto Competes

Кластер - это конфигурация промышленной организации, которая находится в зависимости от сетей высокоспециализированных, взаимосвязанных компаний малого и среднего бизнеса и организаций общественного сектора, чья итоговая продукция пробивается на рынки за границы основного (metropolitan) региона.

Crouch and Farrell

Great Britain: falling through the holes in

the network concept

Концепция кластера предлагает что-то более обширное: тенденция для компаний схожего типа предпринимательства располагаться недалеко друг от друга.

Van den Berg, Braun and van Winden

Growth clusters in

Популярное определение - кластер очень тесно связан с местным или региональным размахом сетей … Большинство дефиниций предполагают понятие кластеров как локализованных сетей специализированных объединений, чья деятельность производства продукции или услуг тесно связана через обмен этими товарами, услугами и/или знанием.

World congress on local clusters Regional clusters in Europe

Региональные кластеры причисляются к географически узким сосредоточениям взаимосвязанных компаний и могут быть использованы как узловое слово для более давних концепций подобно промышленным районам, специализированным индустриальным компактным скоплениям и местным производственным силам.

Visser and Boshma

Clusters and networks as learning devices for individual firms

Кластеры определяются как географические сосредоточения компаний, втянутых в схожий и сплоченный процесс активного взаимодействия.

Andersson et al.

The cluster policies whitebook

Кластеризация в общем виде представляется как процесс совместного месторасположения компаний и других оказывающих влияние лиц внутри сосредоточенной географической зоны, скопления вокруг установленной функциональной ниши и определения близких взаимосвязей и рабочих союзов для углубления их общей конкурентоспособности.

Исходя из вышеперечисленного можно определить, что: кластер - это концентрация в определенной географической области высокоспециализированных, взаимосвязанных компаний, имеющих ключевые факторы успеха, направленных на формирование конкурентных преимуществ.

Во многих определениях кластера, присутствует понятие конкурентоспособные компании, между которыми существуют определенные взаимосвязи. Следует отметить, что конкурентоспособность не может возникнуть сама по себе и не может браться в чистом виде из ниоткуда. Так вот, ключевые факторы успеха (КФУ) тот самый источник, из которого потом формируется конкурентоспособность. КФУ - это элементы, обеспечивающие успех компании, другими словами, все то, что способствует повышению прибыли. К числу КФУ относятся: стратегия; свойства товаров, на основании которых потребители выбирают бренд либо поставщика; ресурсы и возможности, обеспечивающие компании победу в конкурентной борьбе; профессиональный опыт, производительность, действия по достижению устойчивого преимущества. От КФУ зависит конкурентоспособность компании и прибыль. Исходя из вышеизложенного, автором в определении кластера введены такие понятия, как ключевые факторы успеха.

Кластер концентрируется на соперничестве внутри сектора. Он состоит из разнообразных функционирующих лиц, ресурсов и видов производственной деятельности, которые сплачиваются вместе для развития, производства и торговли различных товаров и услуг. Критическая масса в цепи добавленной стоимости делает компании более конкурентными, потому что они вытягивают преференции из общего рынка труда и прочих факторных условий. Кластер, обычно, пространственно не прикован к какой-нибудь урбанизированной зоне. В контраст региональному кластеру, он имеет в распоряжении тенденции существовать в более широких границах, может быть даже, охватывая весь регион или страну"Автомобильные кластеры в системе региональной экономики"/Юрий Рябченюк, дир. Нац.инс-та конкурентоспособности, www. Avtoprom.com.

Исследование важнейших концепций конкуренции и мирового опыта хозяйственной деятельности позволяет сделать заключение о том, что сотворенная М. Портером и прочими учёными теория о кластерах лежит в основании развития наиболее процветающих компаний и экономических систем. В наше время кластеры связывают наиболее результативные и взаимосвязанные картины экономической деятельности, сгруппировав удачно соперничающие компании, которые формируют лидирующую составляющую целой народнохозяйственной системы страны и обеспечивают конкурентоспособность на отраслевом, государственном и международном рынках. Кластерные инициативы, сначала применяемый в изучениях вопросов конкурентоспособности некоторых групп производственных предприятий, со временем начал употребляться при решении все более обширного круга задач, к примеруТ. Абдыров, "Кластеры - сущность и понятие".// Социальные и гуманитарные науки, Бишкек. №1-2, 2008:

  • - при рассмотрении конкурентоспособности страны, региона, отрасли;
  • - как основание общегосударственной промышленной политики;
  • - при подготовке стратегий регионального развития;
  • - как основание стимулирования инновационных процессов;
  • - как основные принципы взаимодействия и взаимосогласия большого и малого бизнеса.

Новые взаимоотношения внутри кластера помогают улучшать инновационную деятельность, дают условия для развития передовых технологий и улучшения всех стадий общей экономической деятельности. Следует отметить, что проистекает свободный обмен информацией и стремительное распространение нововведений по линии поставщиков сырья или потребителей готовой продукции, обладающих контактами с большим количеством конкурентов. Взаимоотношения внутри кластера оказывают содействие выработке новых путей в получении конкурентных преимуществ и при этом начинаются абсолютно новые возможности роста. Масса производственных предприятий в числе кластера в процессе взаимоотношений постепенно одолевают разобщенность, пассивность и сосредоточенность на внутренних проблемных вопросах, что хорошо действует на повышение их технического уровня и конкурентоспособности.

В интенсивно развивающихся государствах, где продуманная государственная политика помощи предпринимательству обращена на улучшение социально-экономической составляющей, понемногу происходит процесс энергичных взаимоотношений малых, средних и крупных предприятий. Стоит добавить, что в разных государствах с рыночной экономикой выявилась общая закономерность, которая выразилась в наиболее благополучном развитии сообществ малого и среднего предпринимательства, объединившихся вокруг лидирующих больших компаний на основе производственно-технологических, научно-технических и коммерческих взаимоотношений в границах географически определенных территорий. Создание таких группировок компаний одной отрасли определено тем, что одна или несколько больших компаний, добиваясь конкурентоспособности на международном рынке, источает свое влияние и деловые отношения на ближний круг, понемногу основывая стабильную сеть из наилучших поставщиков и потребителей. В свою очередь, достижения такого окружения показывают позитивное воздействие на дальнейшее увеличение конкурентоспособности всех участников этих компаний.Т. Абдыров. "Кластерная политика: типы, методы осуществления, сферы применения". //Известия вузов. Б. №1, 2009 Подобная совокупность, совмещая свойства некоторых ее элементов в процессе их взаимоотношений, завоевывает новые качества, которые необычно красочно и многогранно проявляются в кластерах, основанных лицами экономической деятельности.

В целом распознают пять типов кластеров, обладающих особой формой и чертами функционирования:

регионально узкие конфигурации экономической инициативности внутри сродных секторов, конкурирующие на международных рынках. Синергия данных секторов организована на тех или иных региональных преимуществах, общих материальных заинтересованностях, коллективном применении багажа знаний, изменчивом лидировании. Предоставленный образ кластера наиболее близок к категории территориально-производственного комплекса, хотя его специализация может формироваться и в сфере услуг;Вардомский Л. Региональные аспекты рыночной трансформации в России и странах Центральной Европы // Казанский федералист, 2002, № 4 www. kazanfed. ru/publications/ kazanfederalist/n4/statl/.

вертикальные производственные цепочки добавленной стоимости или фильеры, сравнительно ограниченные обусловленные сектора, в которых смежные стадии производственной деятельности организовывают основу (ядро) кластера (к примеру, цепочка добавленной стоимости: "поставщик - производитель - сбытовик - клиент"). Подобные цепочки добавленной стоимости "поставщик - потребитель" лучше всего обнаруживать с помощью метода "затраты - выпуск". Сюда же можно отнести и сети, создающиеся вокруг головных компаний;Инновации в строительном кластере: барьеры и перспективы. Отчетинновац. бюро "Эксперт". www. info-expert.ru/consulting/building/.

отрасли промышленности, установленные на значительном уровне объединения элементов в одну систему (например, "химический кластер") или совокупности секторов на более высокой величине агрегации (например, "агропромышленный кластер"). Подобные мегакластеры хорошо описываются в соответствии со стандартными классификациями отраслей, удобны для международных сравнений и формируют новое представление об "анатомии" национальной экономики;Концепция технико-внедренческого парка в Тюмени [Электронный ресурс]: www. admtyumen. ru/fiIes/1011/2.

индустриальные дистрикты (районы, округа, центры) как территориальная концентрация малых и средних предприятий, специализирующих свою деятельность по стадиям производственного процесса. Впечатляющие экспортные успехи индустриальных дистриктов на основе использования стратегии гибкой специализации показала Италия. Однако часто индустриальные дистрикты включают крупные компании, вокруг которых формируется слой малого и среднего бизнеса. Важно, что подобная концентрация на маленькой территории встраивает дистрикт в местное сообщество и обусловливает высокий уровень доверия и сотрудничества. Данная особенность обусловливает высокое качество, инновационность и, в конечном счете, успешность этого типа кластеров;Смирнов Е.Е. Новые возможности для привлечения инвестиций в регионы.// Инвестиционный банкинг, 2006, № 4.

инновационные относятся к локальной концентрации высокотехнологичных производств, обычно привязанных к тем или иным научным учреждениям (НИИ, университетам и т. д.). Для инновационных характерны особо высокие темпы диффузии знаний и обучения как синергетический эффект действия экономических и институциональных факторов.Тидор С.Н. Система взаимодействия государства и бизнеса на территории.// Менеджмент в России и за рубежом, 2005, № 1. С. 28-40.

Указанные пять типов кластеров представляют некоторую систему координат, в рамках которой могут анализироваться и разбираться решения построения конкретного кластера. Более того, конкретный кластер часто предполагает комбинацию и сочетания перечисленных типов: одного, двух, трёх или всех. Здесь важно, что обязательным общим моментом построения каждого из перечисленных типов кластеров является формирование практико-ориентированной фундаментальной науки, проектно-конструкторских разработок и инновационной промышленности.

Конкурентная борьба - ключевой элемент концепции кластеров. Взаимообусловленность кластеров и конкуренции проявляется в нескольких направлениях. Конкуренция внутри кластера способствует его развитию и повышению эффективности, побуждает участников кластера к постоянному совершенствованию своей деятельности и инновационному поиску, а географическая близость его членов, в свою очередь, способствует усилению конкуренции кластера в целом. Конкуренция в кластерах важна, поскольку ведется не только за потребителя, но и за ресурсы, общественную и политическую поддержку в региональном масштабе.

Профессор Портер выделяет несколько функций, которые выполняют кластеры в экономическом развитии любой страны:

  • - Кластеры - критические двигатели в экономической структуре национальной и региональной экономики. Процветание региона зависит от значимых позиций в определенном количестве конкурентоспособных кластеров.
  • - Кластеры могут определять фундаментальные задачи в национальных или региональных условиях ведения бизнеса: они в большой мере соотносятся с природой конкуренции и микроэкономическими факторами, которые влияют на конкурентные преимущества.
  • - Кластеры обеспечивают новый способ мышления в сфере экономики и усилий по развитию ее организации. Так, кластер заставляет пересмотреть роли частного сектора, правительства, торговых ассоциаций, образовательных и исследовательских учреждений в экономическом развитии, а также определить общие возможности, а не только общие проблемы фирм и компаний всех форм собственности.

Особую роль в экономическом развитии региона и страны Портер отводит органам исполнительной власти. Это:

  • - улучшение макроэкономического, политического, законодательного и социального фона;
  • - установление стабильного и предсказуемого макроэкономического, законодательного и политического окружения;
  • - улучшение социальных условий для граждан;
  • - улучшение условий для ведения бизнеса;
  • - повышение доступности, качества и эффективности инфраструктуры и образовательных учреждений;
  • - содействие образованию и развитию кластера (определение существующих и зарождающихся кластеров, а также участие в определении кластерных барьеров и выработка планов по их устранению);
  • - руководство совместным процессом экономических перемен;
  • - создание "институтов повышения конкурентоспособности", которые бы информировали граждан и мобилизовали бы частный сектор, органы власти всех уровней, образовательные и другие учреждения, а также все гражданское общество.

В настоящее время в работах американских, европейских ученых существует несколько классификаций кластеров, среди которых можно выделить следующие:Наролина Т.С, Акулинин СА. Определение эффективности функционирования промышленных кластеров в экономике региона// Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах: труды Всерос. конф. - Воронеж, - 2006. - С. 130 - 133.

  • · по типу структуры;
  • · по степени готовности;
  • · по стадии жизненного цикла;
  • · по стратегии развития;
  • · по способу создания.

Типология выявленных кластеров представлена на рисунке I.1.

При классификации кластеров по типу структуры выделяют следующие основные составляющие, которые представлены в таблице 1.3.

Таблица 1.3. Классификация кластеров по типу структуры

Тип структуры

Описание

"Промышленные" кластеры

Мелкие и средние фирмы в одной и той же отрасли используют экономию от масштаба благодаря совместному использованию общих ресурсов

"Радиальные " кластеры

Крупная фирма выполняет роль "центра", "корневого бизнеса" для региональной экономики, при этом связи обычно носят иерархический характер, с ярко выраженным доминирующим "центром"

"Спутниковый" кластер

Представляет собой совокупность независимых компаний, ориентированных в своей деятельности на поставку сырья и материалов (работ и услуг) внешнему предприятию по отношению к кластеру

Кластер "зависимый от государства"

Экономическая активность в регионе привязана к государственному предприятию, такому, как военная база, оборонный завод, университет или органу государственного управления, связанного с государственным (оборонным) заказом.

По степени готовности потенциальных участников корпоративных образований кластеры условно можно разделить на три группы:

  • · первая группа характеризуется имеющейся идеологией формирования интегрированной структуры, определением предполагаемых участников, готовых к интеграции своей деятельности, или интеграционные процессы которых уже начаты. В этом случае руководство региона имеет возможность влияния либо участием в собственности предприятий, либо путем финансирования инвестиционных проектов. Работы по формированию этих кластеров целесообразно начинать в первую очередь;
  • · вторая группа характеризуется ситуацией, где идеология формирования и потенциальные участники кластеров определены не полностью, к тому же имеются неразрешенные вопросы по собственникам самих предполагаемых участников интегрированных структур;
  • · в третьей группе характерна ситуация, где отсутствуют необходимые условия для формирования кластеров, круг участников известен, но готовность к интеграции у потенциальных участников еще низкая.

Таблица 1.4. Классификация кластеров по степени зрелости

Тип кластера

Характеристика структуры

Сильный кластер

Эффективная структура кластера, отражающая важнейшие этапы производственного цикла, высокая конкуренция и активное взаимодействие между участниками создают устойчивые конкурентные преимущества.

Устойчивый кластер

Структура кластера стабильно развивается, однако в настоящее время не накоплена масса производственного потенциала для получения значительных преимуществ от агломерации, активное внутрикластерное взаимодействие.

Потенциальный кластер

Структура кластера пока еще полностью не сформирована, но интенсивно развивается.

Латентный кластер

Существуют лишь отдельные кластерные структуры, не хватает устойчивых коммуникативных связей,

В ходе формирования и развития всякий кластер проходит сквозь отдельное количество ступеней. Они могут не быть тождественными, и темп их созревания может изменяться. Тем не менее, существует внутренняя формула пути, по которому кластеры формируются, она дает возможность распознавать некоторые типичные модели. Вследствие этого, несмотря на то, что настоящая конфигурация и назначение будут зависеть от предопределенных ситуаций, кластер осваивает ряд стадий жизненного цикла:

  • - агломерация, это когда в регионе имеется отдельное число фирм и других функционирующих субъектов;
  • - рождающийся кластер - при котором отдельные участники агломерации приступают к кооперации вокруг главной деятельности и осуществляют совместный потенциал через близкие связи;
  • - созревающий кластер - это условия, когда появляются или втягиваются новоиспеченные участники той же или объединенной с ней деятельностью в регионе, возникают новые отношения между всеми этими новоиспеченными функционирующими лицами, далее могут зарождаться формальные и неформальные институты поддержки по взаимному сотрудничеству, вероятно возникновение наименования, веб-сайтов, совместного содержания деятельности, сплоченных с регионом;
  • - созревший кластер - это когда имеется определенная критическая масса функционирующих компаний, сформированы связи не только внутри своего кластера, но и за его пределами, а также направлениями деятельности, регионами, наличествует внутренняя динамика организации новых компаний, совместных предприятий;
  • - модифицирование - это реорганизация кластера в один или несколько новых кластеров, которые соорганизуются вокруг иной деятельности, или могут совсем изменить линии поставок товаров и услуг.

В настоящее время экспертами описаны семь основных характеристик кластеров, на комбинации которых базируется выбор той или иной кластерной стратегии:Акулинин С.А., Наролина Т.С Создание региональных кластеров как средство повышения конкурентоспособности предприятий региона// Прогрессивные технологии и оборудование: сб. науч. тр. - Воронеж: ВГТУ, - 2005. -С. 137-142.

  • · географическая - построение пространственных кластеров экономической активности, начиная от местных до глобальных;
  • · горизонтальная - несколько отраслей/секторов входят в крупный кластер;
  • · вертикальная - в кластерах присутствуют смежные этапы производственного процесса, при этом важно, кто именно из участников сети является инициатором и исполнителем по реализации инноваций в рамках кластера;
  • · латеральная- в кластер объединяются разные секторы, что обеспечит экономию за счет эффекта от масштаба;
  • · технологическая - совокупность отраслей, пользующихся идентичными технологиями;
  • · фокусная - кластер фирм, сосредоточенных вокруг одного центра -предприятия, НИИ или учебного заведения;
  • · качественная - существенным является не факт сотрудничества
  • · предприятий или компаний, а форма и содержание партнерских связей.

Необходимо отметить, что кластер не оформляется в качестве единого юридического лица и не является единым хозяйствующим субъектом. Стратегическое планирование развития кластера в некоторых случаях осуществляется в соответствии с определенным сценарием (в случае активного участия в развитии кластера органов власти). Достаточно часто встречается совместное планирование хозяйственной деятельности группами хозяйствующих субъектов, временно объединяющихся для реализации совместных проектов.

Построение кластера может осуществляться несколькими способами:

  • · "сверху вниз", т.е. в первую очередь происходит образование органов совещательной координации и мониторинга, определяются стратегии кластера в целом и его ресурсная поддержка;
  • · "снизу вверх", т.е. осуществляется выстраивание отдельных проектов и программ, интегрирующих потенциальных участников кластера;
  • · смешанный вариант, когда параллельно во времени сочетаются оба подхода.

Условное деление на классы предложено Язеком Радаевским и Дугласом Эдлайном:

Класс I. Класс машин строится целиком из стандартных деталей, которые продают многие продавцы компьютерных компонент (низкие цены, простое обслуживание, аппаратные компоненты доступны из различных источников).

Класс II. Система имеет эксклюзивные или не широко распространенные детали. Этим можно достичь очень хорошей производительности, но при более высокой стоимости.

Как уже указывалось выше, кластеры могут существовать в различных конфигурациях. Наиболее употребляемыми типами кластеров являются: Системы высокой надежности. Системы для высокопроизводительных вычислений. Многопоточные системы.

Отметим, что границы между этими типами кластеров до некоторой степени размыты, и часто существующий кластер может иметь такие свойства или функции, которые выходят за рамки перечисленных типов. Более того, при конфигурировании большого кластера, используемого как система общего назначения, приходится выделять блоки, выполняющие все перечисленные функции.

Кластеры для высокопроизводительных вычислений предназначены для параллельных расчётов. Эти кластеры обычно собраны из большого числа компьютеров. Разработка таких кластеров является сложным процессом, требующим на каждом шаге аккуратных согласований таких вопросов как инсталляция, эксплуатация и одновременное управление большим числом компьютеров, технические требования параллельного и высокопроизводительного доступа к одному и тому же системному файлу (или файлам) и межпроцессорная связь между узлами и координация работы в параллельном режиме. Эти проблемы проще всего решаются при обеспечении единого образа операционной системы для всего кластера. Однако реализовать подобную схему удаётся далеко не всегда и обычно она обычно применяется лишь для не слишком больших систем.

Многопоточные системы используются для обеспечения единого интерфейса к ряду ресурсов, которые могут со временем произвольно наращиваться (или сокращаться) в размере. Наиболее общий пример этого представляет собой группа Веб-серверов.

В 1994 году Томас Стерлинг (Sterling) и Дон Беккер (Becker) создали 16-и узловой кластер из процессоров Intel DX4, соединенных сетью 10Мбит/с Ethernet с дублированием каналов. Они назвали его «Beowulf » по названию старинной эпической поэмы. Кластер возник в центре NASA Goddard Space Flight Center для поддержки необходимыми вычислительными ресурсами проекта Earth and Space Sciences. Проектно-конструкторские работы над кластером быстро превратились в то, что известно сейчас под названием проект Beowulf. Проект стал основой общего подхода к построению параллельных кластерных компьютеров и описывает многопроцессорную архитектуру, которая может с успехом использоваться для параллельных вычислений. Beowulf-кластер, как правило, является системой, состоящей из одного серверного узла (который обычно называется головным узлом), а также одного или нескольких подчинённых узлов (вычислительных узлов), соединённых посредством стандартной компьютерной сети. Система строится с использованием стандартных аппаратных компонент, таких как ПК, запускаемых под Linux, стандартных сетевых адаптеров (например, Ethernet) и коммутаторов. Нет особого программного пакета, называемого «Beowulf». Вместо этого имеется несколько кусков программного обеспечения, которые многие пользователи нашли пригодными для построения кластеров Beowulf. Beowulf использует такие программные продукты как операционную систему Linux, системы передачи сообщений PVM, MPI, системы управления очередями заданий и другие стандартные продукты. Серверный узел контролирует весь кластер и обслуживает файлы, направляемые к клиентским узлам.

    Транспьютерные системы.

Транспьютер (англ. transputer ) - элемент построения многопроцессорных систем, выполненный на одном кристалле большой интегральной схемы, продукт английской компании INMOS Ltd. (ныне - подразделение STMicroelectronics ).

Термин транспьютер происходит от слов Transistor и Computer . Такой генезис должен, по мнению разработчиков, подчёркивать возможность построения сложных вычислительных комплексов на базе транспьютеров, где их роль уподоблялась бы роли транзисторов, выступающих основным элементом при проектировании электронных схем. Другая интерпретация: trans-put-er -тот, кто передаёт , указывает на присутствие встроенных скоростных устройств ввода/вывода для обмена с соседними процессорами.

Параллельная система может создаваться из набора транспьютеров, которые функционируют независимо и взаимодействуют через последовательные каналы связи. Такие системы можно проектировать и программировать на языке Occam , основанном на концепции взаимодействующих процессов (англ.), или на других языках (например, Concurrent C, Concurrent Fortran), имеющих соответствующие средства.

Язык программирования Occam был разработан компанией INMOS на основе теории Энтони Хоара (англ. C . A . R . Hoare ) о взаимодействии процессов. Occam является алголо -подобным языком высокого уровня; при этом язык оптимизирован с точки зрения эффективности его трансляции в систему команд транспьютера. Первоначально INMOS даже предлагала воспринимать Occam в качестве транспьютерного ассемблера, но позже выпустила пакет низкоуровневых средств для разработчиков компиляторов, а также включила в Occam предписание GUY, позволяющее вставлять код на уровне процессора.

Транспьютеры успешно использовались в различных областях - от встроенных систем до суперЭВМ. В настоящее время транспьютеры не производятся, будучи вытесненными похожими разработками конкурентов, особенно Texas Instruments (TMS320) и Intel (80860 ). Принято считать, что концепция транспьютеров оказала заметное влияние на развитие микропроцессорной техники 1980 -1990-х годов . Так, термин линк (link) - физический канал связи между параллельно работающими процессорами - пришёл из транспьютеров, а протокол транспьютерного линка стал стандартом IEEE.