Wikipedia

Klusteri (engl. cluster, suomeksi myös ryväs) yleisterminä tarkoittaa joukkoa samanlajisia kohteita, jotka kasvavat tai muulla tavoin pysyvät yhdessä. Toiminnallisten kohteiden muodostaman klusterin osien ajatellaan useimmiten jollain tavalla hyötyvän keskinäisestä yhteydestään toisiinsa ja klusteriin kokonaisuutena.

Suomessa sanan "ryväs" sävy on ollut ainakin osittain negatiivinen; se on tarkoittanut ”rykelmää, kasaa tai sekavaa joukkoa”. Musiikissa cluster on sävelkimppu ja fonetiikassa sillä tarkoitetaan peräkkäisiä toisiinsa liittyviä konsonantteja. ^[1].

Liiketaloudessa klusteri voidaan määritellä kiinteää tai vähemmän kiinteää yhteistyötä tekeväksi eri yritysten muodostamaksi osaamiskeskittymäksi, jossa keskinäistä yhteistyötä tekevät yritykset, koulutuslaitokset ja viranomaiset muodostavat yhteistyöryppään. Klusterissa on mukana myös kilpailevia organisaatioita. Kansainvälinen klusteri voi jakaantua kansallisiksi klustereiksi ja nämä taasen paikallisiksi.

Sisällysluettelo 1 Erilaisia klusteriteorioita 1.1 Klusteri (taloustieteissä) 1.1.1 Esimerkkejä erilaisista klustereista 1.1.1.1 Suomalainen metsäklusteri 1.2 Klusteri (tietotekniikassa) 1.2.1 Historiaa 1.2.2 Järjestelmiä 1.2.2.1 Ryväslaskenta 1.2.2.2 openMosix ja MOSIX 1.2.2.3 Beowulf-klusteri 1.2.2.4 Windows-klusterit 1.2.3 Klusteri ja verkkoteoria 1.2.4 Katso myös 1.3 Lähteet 1.4 Aiheesta muualla

[muokkaa] Erilaisia klusteriteorioita

[muokkaa] Klusteri (taloustieteissä)

Klusterit muodostuvat toisiinsa sidoksissa olevista toimialoista ja niihin liittyvistä muista toimijoista, jotka ovat merkittäviä kilpailun kannalta. Ne ovat yritysten ja yhteisöjen muodostamia maantieteellisiä keskittymiä jollain erityisellä osa-alueilla. ^[2]

Klusteriajatus perustuu siihen, että verkostoyhteyksillään organisaatio voi tuottaa hyötyä itselleen ja koko verkostolle. Mukana olevat saattavat olla eri aloilta, sijaita toisaalla, mutta siitä huolimatta löydetään jokin yhteinen tapa hyötyä yhteistyöstä ja saavuttaa synergiaa. Yhteistoiminnan kannalta on otettava huomioon, että klusterissa on mukana myös kilpailevia organisaatioita. Tämän vuoksi yhteistoiminta saattaa olla jossain suhteissa kiellettyäkin (vrt. kartellisäännökset).

Tehokkaan klusterin tärkeimmät ominaisuudet ovat tuottavuuden kasvu, innovaatiokyky ja strateginen kyvykkyys. Klusterimaisen toiminnan synergiavaikutus näkyy juuri näissä tekijöissä. Kun useat tahot kehittävät yhteistyötään voidaan saavutaa yhdessä suuruuden ekonomian etuja ilman usein sen tuomaa raskautta. ^[3]

Klusteriteorioita taloustieteissä on käytetty kilpailukykyselvityksissä, joissa on selvitetty, miksi eri maissa toimivat yritykset pärjäävät toisia paremmin. Klusterianalyysissä ja siihen liittyvien kilpailukykytekijöiden kartoituksessa käytetään usein Harvardin yliopiston professorin Michael E. Porterin kehittämää ns. timanttimallia.^[2] Timanttimalli koostuu neljästä perusosasta ja kahdesta ulkoisesta tekijästä. Perusosat ovat yrityksen strategia, rakenne ja kilpailutilanne, tuotannon tekijäolot, lähialat sekä kysyntäolot. Ulkoiset tekijät ovat sattuma ja valtiovalta. Näiden tekijöiden vaikutus voi olla yritykselle joko edistävä tai jarruttava. Ne maat menestyvät parhaiten, joissa näiden perustekijöiden muodostama kilpailuetutimantti on edullisin.^[4]

Kauppa- ja teollisuusministeriön tilaamassa Kansallinen teollisuusstrategia-tutkimuksessa tunnistettiin Suomessa kahdeksan erilaista klusteria. Tunnistuksessa painotettiin teollisuus- ja vientinäkökulmaa. Lisäksi klusterit luokiteltiin, joko vahvoiksi, keskivahvoiksi, potentiaaleiksi tai latentiksi klusteriksi.^[5]

Vahvat klusterit:

• Metsäklusteri

Keskivahvat klusterit:

• Perusmetalliklusteri
• energiaklusteri

Potentiaaliset klusterit:

• Telekommunikaatioklusteri:
• Hyvinvointiklusteri
• kuljetusklusteri

Latentit klusterit:

• rakennusklusteri
• elintarvikeklusteri

Muita klusteri esimerkkejä:

• Levin matkailuklusteri, jossa yhteisellä toiminnalla (varausjärjestelmä, markkinointi yms) saavutetaan merkittäviä synergiaetuja
• Suomen meriklusteri ^[6]
• EduCluster Finland, suomalainen koulutusliiketoiminnan klusteri

[muokkaa] Esimerkkejä erilaisista klustereista

[muokkaa] Suomalainen metsäklusteri

Suomessa katsotaan olevan voimakas metsäklusteri, joksi kutsutaan metsäteollisuuden, metsätalouden ja niihin liittyvän tuotannon keskittymää. Tähän klusteriin kuuluu lukuisia yrityksiä, joiden toiminta nivoutuu enemmän tai vähemmän toisiinsa ja tukee toimintaa joko suoraan tai välillisesti. Esimerkkeinä laajasta klusterista on osaamisen laajuus alkaen metsäkoneista, paperikoneisiin ja venttiileihin, sellusta, sahatavarasta ja paperista automaatioon, kemikaalien valmistamisesta logistiikkaan sekä alan tutkimus ja koulutus.

Vaikka monet alan yrityksistä eivät toimi yhteistyössä toistensa kanssa, vaan ovat jopa toistensa kilpailijoita, katsotaan usein, että tämän kokonaisuudet osaaminen, kilpailu, tunnettavuus maailmalla yms tukee kaikkien alalla olevien toimintaa positiivisesti ts. on enemmän kuin osiensa summa.

[muokkaa] Klusteri (tietotekniikassa)

Klusteri on useamman tietokoneen verkotettu malli, jossa yleensä yksi tietokone, joka toimii palvelimena, jakaa muiden tietokoneiden, eli noodien kesken tehtäviä. Näin saadaan esimerkiksi paljon laskenta-aikaa vaativa simulaatio suoritettua lyhyemmässä ajassa. Vrt. moniydinsuoritin tai moniprosessorinen tietokone.

Varsinaiset mallit

• Kahden yksikön järjestelmä
• Usean yksikön järjestelmä (esim. Ryväslaskenta.)

Sovellettavat mallit

• Vektoriprosessointi
• Rinnakkaisprosessointi
• Beowulf

Vektoriprosessoinnissa jaetaan tehtävä useampaan osaseen ja sen jälkeen tehtävä suoritetaan eräänlaisena jonona. Esimerkiksi kone #1 lukee CD-levyä ja kirjoittaa raakavedoksen kiintolevylle, jonka jälkeen kone #2 kirjoittaa vedoksen toiselle levylle. Erona tässä ryväslaskentaan on, että ryväslaskennassa sama tehtävä ajetaan uudestaan ja uudestaan hieman eri muuttujin joka koneella. Vektoriprosessoinnissa sama tehtävä kulkee jonossa yksiköltä toiselle ja jokainen yksikkö tekee hieman eri tehtävän. Ryväslaskenta on rinnakkasprosessointia. Kahden noodin mallia voidaan käyttää esimerkiksi suojaamaan tärkeä palvelu. Jos toinen noodi jostain syystä halvaantuu, on toinen heti valmiina ottamaan ensimmäisen tehtävät hoidettavakseen. Myös kuorman jakoa voidaan tehdä tärkeille verkkopalveluille.

Koska klusterilla tietokoneiden yhteydessä viitataan hajautettuun tiedon käsittelyyn, niin se ei ole rajoittunut ainoastaan laskennallisiin toimiin vaan myös levytilaa voidaan hajauttaa. Tällöin käytetään RAID-tekniikkaa. Sama voidaan toteuttaa myös suuremmassa mittakaavassa, tiedon sijainnin kysely tehdään erilliseltä tietokantapalvelimelta joka taas ohjaaa hakemaan erilliseltä tietokoneelta kysyttyä tietoa. Tällä tavalla saavutetaan vikasietoinen ja suorituskykyinen järjestelmä.

[muokkaa] Historiaa

DEC kehitti ensimmäiset mallit klustereista 1980 VAX/VMS-käyttöjärjestelmälle. Se ei ainoastaan tukenut rinnakkaista ajoa vaan myös levytilan ja oheislaitteiden jakamista.

[muokkaa] Järjestelmiä

[muokkaa] Ryväslaskenta

Ryväslaskennan malli (engl. grid) — tarkoittaa myös verkkoa. Tämän tarkoitus on mahdollistaa hajautettu laskenta ympäri maailmaa usealla tietokoneella hyödyntäen alueellisia palvelimia jakamassa tehtäviä pieninä paketteina kotikoneille tai muille vastaaville. Usein grid-mallit nojaavat vapaaehtoisten apuun. Näissä vapaaehtoistyöhön nojaavissa projekteissa on ideana, että käyttäjän ei tarvitse vaivata päätään asentaessaan asiakasohjelmaa ja että saadaan halvalla paljon laskenta-aikaa. Mallia käytetään hyvin paljon tieteellisissä paljon laskentatehoa vaativissa projekteissa, kuten:

• lifesaver — syöpälääkkeen etsintä
• Climateprediction — tarkoituksena ennustaa seuraavan sadan vuoden sää.

Ehkä kuuluisin grid-projekti on kuitenkin SETI@home. Vaikkakin tämän projektin tarkkaa laskentatehoa ei voida mitata, koska käytössä olevien koneiden määrä vaihtelee, on se kuitenkin laskelmien mukaan maailman tehokkain yksittäinen supertietokone. Nykyään SETI@home käyttää Berkeleyn yliopiston kehittämää BOINC-järjestelmää (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing}. Tällaisen voi huoletta asentaa vaikka kotikoneelle ja pitää sitä aina päällä kun konekin on. BOINC, kuten jo moni sen edeltäjistä, ovat sen verran kehittyneitä, että ne käyttävät vain sen verran laskenta-aikaa, mitä muilta prosesseilta jää yli. Tämä hoidetaan ohjelmien priorisoimisena. BOINC on jossain määrin verrattavissa idle-prosessiin.

Vaikkakin Grid laskennassa ei ole välttämätöntä käyttää tuhansia koneita maailmanlaajuisesti, saman voi tehdä harrastelija kotona kymmenellä koneella käyttäen Mosixia hyväkseen, yleisesti ottaen kun puhutaan Grideistä tarkoitetaan tällaisia suuria tietokoneiden verkostoja.

[muokkaa] openMosix ja MOSIX

openMosix on vapaa versio MOSIX-järjestelmästä. Molemmat on tarkoitettu ajettavaksi Linux-ympäristössä sekä ovat ilmaisia. Ainut konkreettinen eroavaisuus näiden järjestelmien välillä on lisenssi. openMosix julkaistaan GPL:n alaisenta ja Mosixin lisenssi on hieman rajoittuneempi.

Mosix-järjestelmät on tarkoitettu hieman tiukemmin sijoitettuun ympäristöön kuin Grid sellaisena kuin se yleisesti ymmärretään. Ne eivät myöskään ole yhtä helposti laajennettavissa. Mosixien hienouksiin kuuluu mm. käynnissä olevan prosessin siirtäminen noodilta toiselle ilman prosessin sammuttamista. Mosix on hyvin käytännöllinen ratkaisu esimerkiksi kotona 3D-mallinnusta harrastaville ja sopii myös normaalin koneen käyttöön. Ensisijaisesti nämä ovat kuitenkin klusteroituja supertietokoneita varten.

[muokkaa] Beowulf-klusteri

Beowulf-klusteri on niille, joille ei valmis tuote kelpaa. Toinen nimitys Tee-se-itse Linux/Unix -klusteri. Järjestelmän etuna on, että se toimii kuten on haluttu, eikä siinä ole ylimääräisiä prosesseja kuluttamassa resursseja.

[muokkaa] Windows-klusterit

Windows-klusteri ei ole kovin suosittu ratkaisu hintansa ja suljetun ympäristön vuoksi, mutta joissakin tapauksissa niiden käyttö on välttämättömyys. Windows-klusterin etuja Unix-malleihin verrattuna ovat helposti skaalautuva järjestelmä ja nopea asennettavuus. Ne hallitsevat myös verkon kuorman jakamisen. Microsoftilla on kehityksessä oma windows joka on suunniteltu erityisesti supertietokoneita varten.

[muokkaa] Klusteri ja verkkoteoria

Verkkoteoriassa klusteri tarkoittaa verkon (systeemin) sisäistä, voimakkaasti verkotettua kokonaisuutta, siis verkon (systeemin) sisäistä organisaatiota.

Klusterin "vastakohta" on systeemin liittyminen muuhun kokonaisuuteen, olemassaoloon, eli ns. heikot yhteydet. Jälkimmäiset ovat nimestään huolimatta systeemeille erityisen tärkeitä. Ihmisverkoissa ne esim. antavat klusterin yhtenäisestä tiedosta poikkeavaa, laajempaa tietoa.

Systeemin raja muodostuu klusterin ja heikkojen yhteyksien rajalle.

[muokkaa] Katso myös

• Supertietokone
• Tietokonesimulointi
• Mallintaminen
• RAID

[muokkaa] Lähteet

[muokkaa] Aiheesta muualla

• Metsäklusteri Oy
• www.beowulf.org
• BOINC — Berkeley Open Infrastructure for Network Computing
• www.grid.org
• Mosix
• Open Mosix
• www.TOP500.org — kahdesti vuodessa päivittyvä lista maailman 500:n tehokkaimman klusterin kärjestä.