Становится общепризнанным фактом, что в условиях глобализации для любой страны важным условием устойчивости и экономической независимости является ее внутренняя организация, включая способность быстро и четко реагировать на изменения внутренней и внешней конъюнктуры как отдельных регионов, так и страны в целом, осуществлять быструю адаптацию за счет средств инновационной политики. Таким образом, требования к высокой организации локальных систем, как более мобильных в сравнении с глобальной системой, значительно возрастают. Этот процесс ставит остро вопрос разработки и реализации региональной инновационной политики, а также вопрос формирования инновационного микроклимата региона.

В мировой практике существуют различные способы активизации и совершенствования инновационной среды региона. К ним можно отнести формирование в регионе развитой инновационной инфраструктуры (технопарки, бизнес-инкубаторы, региональные инновационные фонды), создание сети трансфера технологий (пропаганда результатов инновационной деятельности и распространение инноваций с привлечением торгово-промышленных палат за пределами регионов), прямую и косвенную финансовую поддержку инновационных проектов, а также кластерный подход в реализации инновационной политики.

Стоит отметить, что под регионом в данном случае следует понимать административно-территориальную единицу (область), как более прозрачную структуру управления инновационном процессом.

Понятие и виды кластера

Кластеры - это сконцентрированные по географическому признаку группы взаимосвязанных компаний и специализированных поставщиков, которые в определенных областях могут конкурировать, но вместе с тем должны вести совместную работу. При кластерном подходе в фокусе будет не отрасль, а совокупность ее субъектов - не только промышленных компаний, но и научных, общественных, правительственных структур из совершенно разных отраслей, объединенных идеей создания общего продукта.

Кластер представляет собой совокупность географически локализованных и взаимосвязанных компаний определенной отрасли, а также обеспечивающих их деятельность и находящихся на данной территории поставщиков оборудования, комплектующих, специализированных услуг, предприятий и организаций инфраструктурных отраслей, научных и образовательных учреждений.

Согласно теории Майкла Портера, кластер - это группа географически соседствующих взаимосвязанных компаний (поставщики, производители, посредники) и связанных с ними организаций (образовательные заведения, органы государственного управления, инфраструктурные компании), действующих в определенной сфере и взаимодополняющих друг друга. Таким образом, под кластером понимается сеть независимых производственных и (или) сервисных фирм, включая их поставщиков, создателей технологий и ноу-хау (университеты, научно-исследовательские институты, инжиниринговые компании), связующих рыночных институтов (брокеры, консультанты) и потребителей, взаимодействующих друг с другом в рамках единой цепочки создания стоимости.

По мнению М. Портера, конкурентоспособность страны следует рассматривать через призму международной конкурентоспособности не отдельных ее фирм, а кластеров - объединений фирм различных отраслей, причем принципиальное значение имеет способность этих кластеров эффективно использовать внутренние ресурсы. Проанализировав конкурентные возможности более 100 отраслей в десяти странах, М. Портер пришел к выводу, что наиболее конкурентоспособные транснациональные компании обычно не разбросаны бессистемно по разным странам, а имеют тенденцию концентрироваться в одной стране, а иногда даже в одном регионе страны. Объяснение этого явления состоит в следующем, одна или несколько фирм, достигая конкурентоспособности на мировом рынке, распространяет свое положительное влияние на ближайшее окружение: поставщиков, потребителей и конкурентов. А успехи окружения, в свою очередь, оказывают влияние на дальнейший рост конкурентоспособности данной компании. В результате такого взаимовыгодного сотрудничества формируется «кластер» - сообщество фирм, тесно связанных отраслей, взаимно способствующих росту конкурентоспособности друг друга.

Важной отличительной чертой кластера является его инновационная ориентированность. Наиболее успешные кластеры формируются там, где осуществляется или ожидается «прорыв» в области техники и технологии производства с последующим выходом на новые «рыночные ниши».

Типология кластеров:

1. По характеру структурообразующей организации кластера:

а) Предприятие крупного масштаба;

б) Объединение вокруг торгово-промышленной палаты, или организации, определяющей экономическое развитие (ассоциации, региональные агентства)

2. По ядру кластера:

а) Базирующиеся на сложной технологической основе, часто новой для территории;

б) Основанные на традиционных для данной территории видах деятельности;

в) Связанные подрядными отношениями.

г) Боковые (межотраслевые) кластеры - охватывающие сразу несколько отраслей, например, мультимедийный кластер.

д) Мега-кластеры - образованные сетью кластеров, т.е. большим количеством фирм, относящихся к различным секторам экономики и характеризующихся высокой степенью агрегации (химический, автомобильный кластеры).

3. Выделяются две основные категории кластеров, сформированные по пространственной и функциональной осям:

а) Промышленный кластер - фокусируется на конкуренции внутри сектора. Он состоит из всевозможных действующих лиц, ресурсов и видов деятельности, которые объединяются вместе для развития, производства и продажи разнообразных типов товаров и услуг. Промышленный кластер, как правило, пространственно не привязан к какой-либо урбанизированной области. Он обладает тенденцией иметь более широкие границы, возможно охватывая весь регион или страну.

б) Региональный кластер – это пространственная агломерация подобной и связанной экономической деятельности, формирующая основу местной среды, способствующая переливам знания и стимулирующая различные формы обучения и адоптации. Такие кластеры, обычно, состоят из малых и средних предприятий, и центральный элемент их успеха сосредоточен в силах социального капитала и географической близости. Другая их особенность состоит в том, что фирмы менее взаимосвязаны, чем в промышленных кластерах.

Во-первых, региональные инновационно-промышленные кластеры имеют в своей основе сложившуюся устойчивую систему распространения новых технологий, знаний, продукции, так называемую технологическую сеть, которая опирается на совместную научную базу.

Во-вторых, предприятия кластера имеют дополнительные конкурентные преимущества за счет возможности осуществлять внутреннюю специализацию и стандартизацию, минимизировать затраты на внедрение инноваций.

В-третьих, важной особенностью инновационно-промышленных кластеров является наличие в их структуре гибких предпринимательских структур - малых предприятий, которые позволяют формировать инновационные точки роста экономики региона.

В-четвертых, региональные промышленные кластеры чрезвычайно важны для развития малого предпринимательства: они обеспечивают малым фирмам высокую степень специализации при обслуживании конкретной предпринимательской ниши, так как при этом облегчен доступ к капиталу промышленного предприятия, а также активно происходит обмен идеями и передача знаний от специалистов к предпринимателям.

В качестве примера применения кластерного подхода рассмотрим опыт развития кластеров в Финляндии и Норвегии.

Показателями международной конкурентоспособности продукции данной отрасли на мировом рынке служили: превышение доли продукции данной отрасли на мировом рынке над суммарной долей страны в общей мировой торговле, превышение отраслевого экспорта над импортом. Все проанализированные кластеры были разбиты на три группы: категория «сильных кластеров», категория «устойчивых кластеров», категория «потенциальных кластеров». В первую категорию попали лесной и кластер информационных и телекоммуникационных технологий. Для кластеров этой категории характерна хорошая сбалансированность развития как основных, так и вспомогательных производств, высокая внутренняя конкуренция, инновационный потенциал мирового уровня, интенсивное внутрикластерное взаимодействие в рамках совместных проектов и работы межотраслевых организаций. Подтверждением высокой конкурентоспособности кластерных объединений служит тот факт, что имея 0,5% мировых запасов лесных ресурсов, Финляндия обеспечивает более 10% мирового экспорта продукции деревопереработки, в том числе 25% мирового экспорта качественной бумаги. Доля Финляндии на рынках телекоммуникационной продукции также исключительно высока: около 30% рынка оборудования для мобильной связи и почти 40% рынка мобильных телефонов, что говорит об очень высоком уровне конкурентоспособности. Устойчивые кластеры, к которым отнесены энергетический, металлургический и машиностроительный, демонстрируют позитивную динамику становления всех кластерных элементов, однако они пока еще не достигли необходимого уровня развития для получения уверенных выгод от агломерации. Машиностроительный кластер представляет собой хороший пример взаимопроникновения кластеров. Основной его специализацией является производство оборудования для лесной промышленности, энергетики, металлургии и строительной отрасли - направления по определению включенных в состав соответствующих кластеров. Но интенсивное развитие специализированного машиностроения привело к формированию самостоятельного кластера со множеством поставщиков, сервисных и инжиниринговых компаний, исследовательских и инновационных центров. Так, Финляндия - лидер в производстве оборудования для целлюлозно-бумажной промышленности: удерживает 40% мирового рынка оборудования для производства целлюлозы и почти 30% рынка бумагодельного оборудования. Потенциальные кластеры - бизнес-услуги, здравоохранение - характеризуются неравномерным развитием структуры кластера и слабостью отдельных элементов модели «Даймонд» («Даймонд» - система детерминант конкурентного преимущества стран, разработанная М. Портером). Однако при этом существуют выраженные конкурентные преимущества, способствующие успешному дальнейшему развитию потенциальных кластеров. Латентные кластеры (пищевой и строительный) хотя и объединяют ряд довольно успешных компаний - Valio, Fazer, Skanska, Kone, но в целом далеки от полноценной кластерной структуры.

Условное деление на классы предложено Язеком Радаевским и Дугласом Эдлайном:

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

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

Как уже отмечалось, кластеры могут существовать в различных конфигурациях. Наиболее распространенными типами кластеров являются:

· системы высокой надежности;

· системы для высокопроизводительных вычислений;

· многопоточные системы .

Отметим, что границы между этими типами кластеров до некоторой степени размыты, и 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 расчетов. Эти кластеры обычно собраны из большого числа компьютеров. Разработка таких кластеров является сложным процессом, требующим на каждом шаге согласования 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 удается далеко не всегда и обычно она 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). Типичным примером может служить группа web-серверов .

В 1994 году Томас Стерлинг (Sterling) и Дон Беккер (Becker) создали 16-узловой кластер из процессоров Intel DX4, соединенных сетью 10 Мбит/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 быстро превратились в то, что известно сейчас как проект Beowulf. Проект стал основой общего подхода к построению параллельных кластерных компьютеров, он 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), а также одного или нескольких подчиненных (вычислительных) узлов, соединенных посредством стандартной компьютерной сети. Система строится с использованием стандартных аппаратных компонентов, таких как ПК, запускаемые под Linux, стандартные сетевые адаптеры (например, Ethernet) и коммутаторы. 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 операционная система 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.

Введение

Кластер (в экономике) -- сконцентрированная на некоторой территории группа взаимосвязанных организаций (компаний, корпораций, государств): поставщиков продукции, комплектующих и специализированных услуг; инфраструктуры; научно-исследовательских институтов; вузов и других организаций, взаимодополняющих друг друга и усиливающих конкурентные преимущества отдельных компаний и кластера в целом.

Актуальность создания кластеров, обусловленная общими закономерностями развития экономики на современном этапе, заключается в развитии партнерства между государством, экономикой и наукой. Кластер выступает как схема, согласно которой все производство продукции, начиная от ее разработки, первичного изготовления и заканчивая продажей, идет по единой цепи.

Сегодня функционирование и развитие национальной и региональной экономики все в большей степени определяется закономерностями глобализационных процессов, обусловливающих как формирование новых мирохозяйственных связей, так и определение конкретного статуса каждого государства, региона и отдельного предприятия в структуре мировой экономики. В качестве одной из основных составляющих глобализации выступает экономическая интеграция.

Цель курсовой работы: раскрыть суть понятия «кластер», определить сущность кластеров и их виды, определить, как развитие кластеров отражается на экономике страны, показать цели, задачи и направление информационного кластера в Сколково, и так же определить степень развития кластеров информационных технологий в Российской Федерации.

Понятие, сущность и виды кластеров

Кластер представляет собой группу географически локализованных взаимосвязанных компаний, поставщиков оборудования, комплектующих, специализированных услуг, инфраструктуры, научно-исследовательских институтов, высших учебных заведений и других организаций, взаимодополняющих друг друга и усиливающих конкурентные преимущества отдельных компаний и кластера в целом.

В классическом понимании «кластер - это сконцентрированные по географическому признаку группы взаимосвязанных компаний, специализированных поставщиков, поставщиков услуг, фирм в соответствующих отраслях, а также связанных с их деятельностью организаций (например, университетов, агентств по стандартизации, а также торговых объединений) в определенных областях, конкурирующих, но вместе с тем и ведущих совместную работу».

Таким образом, для того чтобы быть кластером, группа географически соседствующих взаимосвязанных компаний и связанных с ними организаций должна действовать в определенной сфере, характеризоваться общностью деятельности и взаимодополнять друг друга. Сегодня применение кластерного подхода рассматривается в качестве одного из наиболее эффективных путей развития территорий.

Степень развития и значимость источников конкурентных преимуществ определяют стадии развития конкуренции и модели экономического роста государств, регионов и предприятий. Промышленные предприятия создают основу для потребления и увеличения национального богатства, следовательно, в рыночной экономике большое значение играет именно их конкурентоспособность. В целом различаются 3 широких определения кластеров, каждое из которых подчеркивает основную черту их функционирования:

регионально ограниченные формы экономической активности внутри родственных секторов, обычно привязанные к тем или иным научным учреждениям (НИИ, университетам и т.д.);

вертикальные производственные цепочки, узко определенные секторы, в которых смежные этапы производственного процесса образуют ядро кластера (например, цепочка «поставщик-производитель-сбытовик-клиент»). В эту же категорию попадают сети, формирующиеся вокруг головных фирм;

отрасли промышленности, определенные на высоком уровне агрегации (например, «химический кластер») или совокупности секторов на еще более высоком уровне агрегации (например, «агропромышленный кластер»).

С позиции системного подхода кластер - это совокупность субъектов хозяйственной деятельности взаимосвязанных различных отраслей, объединенных в единую организационную структуру, элементы которой находятся во взаимосвязи и взаимозависимости, совместно функционируют с определенной целью. Формирование эффективных технологических цепочек из нескольких самостоятельных хозяйствующих субъектов является стратегическим мероприятием, требующим определенных долгосрочных вложений в их реализацию, и возможно только посредством их самоорганизации в результате взаимодействия предпосылок, сложившихся как внутри, так и во внешней среде этих потенциальных систем. Такое взаимодействие должно приводить к дополнительным выгодам для каждого из субъектов, создавать определенный стимул к формированию единой системы функционирования, обеспечению целостной системы.

Необходимо отметить, что кластерное развитие экономики - это определенный инструмент бизнеса. Рыночно ориентированное общество формирует правила деятельности своих хозяйствующих субъектов через законы, взаимоотношения, банковский сектор, институты поддержки и т.д. Поэтому кластер, существующих в рамках данных правил, - это ни что иное, как особым образом организованное пространство, которое позволяет успешно развиваться крупным фирмам, малым предприятиям, поставщикам (оборудования, комплектующих, специализированных услуг), объектам инфраструктуры, научно-исследовательским центрам, вузам и другим организациям. При этом важно, что в кластере достигается прежде всего синергетический эффект, поскольку участие конкурирующих предприятий становится взаимовыгодным.

Кластеры можно идентифицировать как группу фирм-участников того или иного рынка, объединившихся на основе долгосрочных контрактов с целью эффективного использования ресурсов и специфических преимуществ для совместной реализации предпринимательских проектов. Используя преимущественно горизонтальные связи, специализацию и дополняя друг друга, они получают возможность для достижения более высоких результатов.

Отличительная черта кластера - целевая предпринимательская деятельность. В рамках кластера объединяются не только производственный, но и инновационный бизнес, комплексное управление качеством продукции, сервисное обслуживание. Объединение усилий предпринимателей, органов управления, субъектов инвестиционной и инновационной деятельности на определенной территории дает значительные преимущества в конкурентной борьбе, способствует рационализации производственно-рыночных процессов, перераспределению рисков и проведению гибкой политики, необходимой в условиях быстро меняющейся конъюнктуры.

Внедрение кластерных технологий объединения предприятий способствует росту деловой активности, улучшению инвестиционного климата в регионе страны, развитию социальных, экономических, информационных и интеграционных систем, что, в свою очередь, дает импульс для более интенсивного развития предпринимательства, привлечения инвестиций и экономического подъема территорий.

Характерные признаки кластеров можно свести к 12 показателям: возможности по исследованию и развитию; квалификация рабочей силы; развитие трудового потенциала; близость поставщиков; наличие капитала; доступ к специализированным услугам; отношения с поставщиками оборудования; ассоциирующиеся структуры; интенсивность формирования сетей; предпринимательская энергия; инновации и обучение; коллективное видение и руководство.

Наиболее развитые кластеры имеют пять принципиальных характеристик, первые три из которых могут рассматриваться в качестве стартовых предпосылок для формирования кластеров.

1. Наличие конкурентоспособных предприятий. В качестве индикаторов конкурентоспособности могут рассматриваться: относительно высокий уровень производительности компаний и секторов, входящих в кластер; высокий уровень экспорта продукции и услуг; высокие экономические показатели деятельности компаний (такие как прибыльность, акционерная стоимость).

2. Наличие в регионе конкурентных преимуществ для развития кластера. Например, выгодное географическое положение; доступ к сырью; наличие специализированных людских ресурсов, поставщиков комплектующих и связанных услуг, специализированных учебных заведений и образовательных программ, специализированных организаций, проводящих НИОКР, не-обходимой инфраструктуры и другие факторы. В качестве индикаторов конкурентных преимуществ территории могут рассматриваться: сравнительно высокий уровень привлеченных иностранных инвестиций на уровне предприятий или секторов, входящих в кластер.

3. Географическая концентрация и близость. Ключевые участники кластеров находятся в географической близости друг к другу и имеют возможности для активного взаимодействия. Географический масштаб может варьироваться от типа и особенностей кластера и охватывать один или несколько регионов государства. В качестве индикаторов географической концентрации могут рассматриваться различные показатели, характеризующие высокий уровень специализации данного региона.

4. Широкий набор участников и наличие «критической массы». Кластер может состоять из компаний, производящих конечную продукцию и услуги, как правило, экспортируемые за пределы региона, системы поставщиков комплектующих, оборудования, специализированных услуг, а также профессиональных образовательных учреждений, НИИ и других поддерживающих организаций. В качестве индикаторов могут рассматриваться показатели, характеризующие высокий уровень занятости на предприятиях и в секторах, входящих в кластер, количество компаний и организаций относящихся к секторам, входящим в кластер.

5. Наличие связей и взаимодействия между участниками кластеров - один из ключевых факторов успеха. Эти связи могут иметь различную природу, включая формализованные взаимоотношения между головной компанией и поставщиками, между самими поставщиками, партнерство с поставщиками оборудования и специализированного сервиса; связи между компаниями, ВУЗами и НИИ в рамках сотрудничества при реализации совместных НИОКР и образовательных программ.

Для экономики всего государства кластеры исполняют роль точек роста внутреннего рынка. Вслед за первым зачастую образуются новые кластеры, и международная конкурентоспособность страны в целом увеличивается, что обеспечивается в том числе сильными позициями отдельных кластеров, тогда как вне них даже самая развитая экономика может давать только посредственные результаты.

Кластер (в общем смысле) – объедение нескольких однородных элементов в единую самостоятельную единицу, имеющую уникальные свойства. Понятие «кластер» применяется в разных отраслях – математике, музыке, сфере информационных технологий, астрономии, лингвистке, экономике.

Кластер в экономике – определенная группа компаний (финансово-кредитных учреждений, университетов), которые дополняют друг друга и усиливают конкурентные особенности одной отдельно взятой организации и кластера в целом. Особенность кластера – наличие здоровой конкуренции среди его участников, определенные связи в отношении комплектующих, сырья, товаров, услуг и так далее.

Кластер можно выделить по нескольким характерным признакам :

Родству технологий, применяемых в организациях, входящих в один кластер;
- максимальной географической приближенности друг к другу;
- активному применению инновационных технологий и участию в их разработке;
- общих чертах в сырьевой базе.

Кластер, как образование, имеет следующие цели :

Обеспечить эффективное прогнозирование и анализ в интересующей отрасли. Кластер представляет собой мощный объект для изучения;
- сформировать полноценную стратегию и поддержку развития региона, повысить конкурентоспособность, ускорить процессы создания инновационной продукции, увеличить уровень прибыли и занятость населения, поднять производительность.

Кластер: развитие, структура и особенности

В экономике понятие «кластер» появилось весьма недавно. Первым исследователем в данной отрасли был Альфред Маршал, которому удалось разработать подходы кластерной политики еще в конце 19 века, но в дальнейшем идею никто не подхватил. Понадобилось много времени, чтобы сформировать типы экологических районов и объединить их в единые «подгруппы».

При этом сам термин «кластер» является и вовсе молодым. Он появился лишь в начале 90-х годов прошлого века, благодаря деятельности Майкла Портера. При этом условно все кластеры можно разбить на несколько типов участников:

- основные субъекты . К таковым можно отнести различные виды компаний, начиная от самых мелких до настоящих гигантов;

- органы власти – субъекты местного, регионального или национального уровня. В эту же категорию можно отнести институты развития;

- инновационно-исследовательское формирования. Здесь речь идет об объединении в кластер целой группы образовательных учреждений (в том числе и крупных вузов), центров коммерциализации, инжиниронговых структур, исследовательских компаний и так далее;

- структуры, предлагающие смежные типы услуг . В основе такого кластера – консалтинговые компании, финансовые структуры и так далее.

В историческом формате кластер имеет промышленный тип. Первые подобные образования появились ближе к середине двадцатого века в Италии. Со временем вектор развития кластера начал смещаться в сторону инновационной деятельности. В частности, все больше внимания уделяется развитию промышленно-инновационному кластеру.

Главная отличительная особенность кластера от обычного промышленного региона с группой схожих предприятий – это не только между собой, но и активное сотрудничество. Поиск решения происходит коллегиально, что ускоряет процесс создания новых технологий и способствует развитию науки в целом.

При этом сфера сотрудничества очень широка (речь идет о взаимодействии не только в научном плане). Внутри кластера могут коллегиально решаться вопросы инфраструктуры, проблемы подбора кадров, общие тенденции развития и так далее. В таких условиях на первые роли выходит структура взаимодействия, наличие стойких социальных связей между предприятиями, уровень доверия между ними.

С другой стороны внутри кластера может вестись борьба за лучшие кадры и сбыта. Но при наличии активного сотрудничества все эти стремления направляются в одно русло, что позволяет эффективно подготовить рынок рабочей силы, обеспечить производство качественным сырьем, наладить обмен знаниями и так далее.

Чаще всего кластер – это сеть, которая может работать при наличии или отсутствии центрального звена. Функционирование может осуществляться в различных форматах – в виде оформленной официально структуры или же без какой-то одной управляющей организации и членства.

Кластер – это одна из самых благоприятных зон для начинающих предприятий, которые только начали свой путь развития. При этом ядром такого объедения все равно остаются крупные компании (одна или целая группа). Такие ситуации все чаще складываются в сфере ядерных технологий или автомобильной промышленности.

Классификация и виды кластеров

За годы существования кластеров появилось множество подходов к их классификации. Сегодня существует множество признаков, по которым те или иные компании объединяются в общие группы. Так, к основным параметрам можно отнести наличие капитала, географическое расположение, трудовой потенциал, объемы предоставляемых услуг, наличие специальных заведений, отраслевая принадлежность и так далее.

Если же исходить из общих принципов экономики, то кластеры можно разделить классифицировать по следующим признакам:

1. По характеру появления кластеры бывают:

- стихийно (спонтанно) сформированные . В этом случае специальные планы по объединению тех или иных компаний не строятся – все происходит естественным образом, на основе взаимных целей, единых интересов и сотрудничества;

- осознано . К такой категории относятся кластеры, которые создаются с определенной целью, а их сближение является спланированным, искусственным.

2. По природе все объединения можно разделить на реальные и ложные кластеры. К последним, как правило, относятся индустриальные районы, доминирующие фирмы и так далее.

3. По технологическим параметрам – интеллектуальные (инновационные), кустарные и индустриальные (производящие обычные товары) кластеры.

4. По способу образования можно выделить:

- кластеры с вертикальными связями в производственной сфере. В этом случае небольшие предприятия объединяются вокруг одной или сети крупных компаний. При этом в задачу последней входит регулирование основных процессов сбыта, поставки и производства продукции;

- кластеры с региональной формой. В этом случае имеют место региональные ограничения внутри схожих структур в промышленном и научном секторе деятельности;

- отраслевые кластеры. К таковым относятся компании, которые работают в различных сферах промышленности. К примеру, можно выделить «ядерный кластер», «фармацептический кластер» и так далее;

- промышленные кластеры.

Каждый из кластеров имеет свои особенности:

1. Региональный кластер представляет собой объединение нескольких университетов, фирм или компаний, которые работают в одной отрасли и регионе. При этом формирование кластера происходит за счет кооперации участников и их конкуренции. Все компании «объединения» работают на основе партнерских отношений и для достижения общей цели. К основным характеристикам регионального кластера можно отнести открытость и совместности использование внешних ресурсов.

В свою очередь все региональные кластеры условно разделяются на несколько типов:

Сильные кластеры – характеризуются мощной конкуренцией и активным взаимодействием;
- устойчивые кластеры отличаются позитивной динамикой развития;
- потенциальные кластеры имеют неравномерную структуру и много слабых «звеньев»;
- латентные кластеры представляют собой объединение нескольких успешных компаний, которые еще далеки от формирования полноценного кластера.

2. Отраслевой кластер – это образование, в которое входят организации отраслевых и смежных компаний. Основой их взаимоотношений являются конкурентные и кооперационные связи. При этом конкурентные преимущества таких структур усиливаются, благодаря синергетическому эффекту – отраслевому взаимодействию.

Характерные черты такого кластера – объединение более мелких компаний вокруг одного крупного предприятия, . Часто такие модели характерны для тяжелой индустрии. Стоит отметить, что в отраслевых кластерах одним из главных направлений является внедрение инновационных технологий. При этом взаимосвязь между структурами может быть как вертикальной, так и горизонтальной. Одним из самых популярных отраслевых кластеров является компания Airbas.

Промышленный кластер основывается на базе конкуренции внутри какого-то одного сектора. В него входят различные лица, компании, источники ресурсов, объединяющиеся для изготовления товаров, продажи услуг и товаров. Чаще всего промышленный кластер не привязан к какой-то конкретной отрасли, может охватывать большой регион или даже страну. К примеру, в Финляндии есть целый лесопромышленный кластер, охватывающий группу отраслей – целлюлозно-бумажную, деревообрабатывающую и лесозаготовительную.

Будьте в курсе всех важных событий United Traders - подписывайтесь на наш

Как известно, кластеры позволяют решать проблемы, связанные с производительностью, балансировкой нагрузки и отказоустойчивостью. Для построения кластеров используются различные решения и технологии, как на программном, так и на аппаратном уровне. В этой статье будут рассмотрены программные решения, предлагаемые компаниями Microsoft и Oracle.

Виды кластеров

Кластер - это группа независимых компьютеров (так называемых узлов или нодов), к которой можно получить доступ как к единой системе. Кластеры могут быть предназначены для решения одной или нескольких задач. Традиционно выделяют три типа кластеров:

• Кластеры высокой готовности или отказоустойчивые кластеры (high-availability clusters или failover clusters) используют избыточные узлы для обеспечения работы в случае отказа одного из узлов.
• Кластеры балансировки нагрузки (load-balancing clusters) служат для распределения запросов от клиентов по нескольким серверам, образующим кластер.
• Вычислительные кластеры (compute clusters), как следует из названия, используются в вычислительных целях, когда задачу можно разделить на несколько подзадач, каждая из которых может выполняться на отдельном узле. Отдельно выделяют высокопроизводительные кластеры (HPC - high performance computing clusters), которые составляют около 82% систем в рейтинге суперкомпьютеров Top500.

Системы распределенных вычислений (gird) иногда относят к отдельному типу кластеров, который может состоять из территориально разнесенных серверов с отличающимися операционными системами и аппаратной конфигурацией. В случае грид-вычислений взаимодействия между узлами происходят значительно реже, чем в вычислительных кластерах. В грид-системах могут быть объединены HPC-кластеры, обычные рабочие станции и другие устройства.

Такую систему можно рассматривать как обобщение понятия «кластер». ластеры могут быть сконфигурированы в режиме работы active/active, в этом случае все узлы обрабатывают запросы пользователей и ни один из них не простаивает в режиме ожидания, как это происходит в варианте active/passive.

Oracle RAC и Network Load Balancing являются примерами active/ active кластера. Failover Cluster в Windows Server служит примером active/passive кластера. Для организации active/active кластера требуются более изощренные механизмы, которые позволяют нескольким узлам обращаться к одному ресурсу и синхронизовать изменения между всеми узлами. Для организации кластера требуется, чтобы узлы были объединены в сеть, для чего наиболее часто используется либо традиционный Ethernet, либо InfiniBand.

Программные решения могут быть довольно чувствительны к задержкам - так, например, для Oracle RAC задержки не должны превышать 15 мс. В качестве технологий хранения могут выступать Fibre Channel, iSCSI или NFS файловые сервера. Однако оставим аппаратные технологии за рамками статьи и перейдем к рассмотрению решений на уровне операционной системы (на примере Windows Server 2008 R2) и технологиям, которые позволяют организовать кластер для конкретной базы данных (OracleDatabase 11g), но на любой поддерживаемой ОС.

Windows Clustering

У Microsoft существуют решения для реализации каждого из трех типов кластеров. В состав Windows Server 2008 R2 входят две технологии: Network Load Balancing (NLB) Cluster и Failover Cluster. Существует отдельная редакция Windows Server 2008 HPC Edition для организации высокопроизводительных вычислительных сред. Эта редакция лицензируется только для запуска HPC-приложений, то есть на таком сервере нельзя запускать базы данных, web- или почтовые сервера.

NLB-кластер используется для фильтрации и распределения TCP/IPтрафика между узлами. Такой тип кластера предназначен для работы с сетевыми приложениями - например, IIS, VPN или межсетевым экраном.

Могут возникать сложности с приложениями, которые полага ются на сессионные данные, при перенаправлении клиента на другой узел, на котором этих данных нет. В NLB-кластер можно включать до тридцати двух узлов на x64-редакциях, и до шестнадцати - на x86.

Failoverclustering - это кластеризации с переходом по отказу, хотя довольно часто термин переводят как «отказоустойчивые кластеры».

Узлы кластера объединены программно и физически с помощью LAN- или WAN-сети, для multi-site кластера в Windows Server 2008 убрано требование к общей задержке 500 мс, и добавлена возможность гибко настраивать heartbeat. В случае сбоя или планового отключения сервера кластеризованные ресурсы переносятся на другой узел. В Enterprise edition в кластер можно объединять до шестнадцати узлов, при этом пятнадцать из них будут простаивать до тех пор, пока не произойдет сбой. Приложения без поддержки кластеров (cluster-unaware) не взаимодействуют со службами кластера и могут быть переключены на другой узел только в случае аппаратного сбоя.

Приложения с поддержкой кластеров (cluster-aware), разработанные с использованием ClusterAPI, могут быть защищены от программных и аппаратных сбоев.

Развертывание failover-кластера

Процедуру установки кластера можно разделить на четыре этапа. На первом этапе необходимо сконфигурировать аппаратную часть, которая должна соответствовать The Microsoft Support Policy for Windows Server 2008 Failover Clusters. Все узлы кластера должны состоять из одинаковых или сходных компонентов. Все узлы кластера должны иметь доступ к хранилищу, созданному с использованием FibreChannel, iSCSI или Serial Attached SCSI. От хранилищ, работающих с Windows Server 2008, требуется поддержка persistent reservations.

На втором этапе на каждый узел требуется добавить компонент Failover Clustering - например, через Server Manager. Эту задачу можно выполнять с использованием учетной записи, обладающей административными правами на каждом узле. Серверы должны принадлежать к одному домену. Желательно, чтобы все узлы кластера были с одинаковой ролью, причем лучше использовать роль member server, так как роль domain controller чревата возможными проблемами с DNS и Exchange.

Третий не обязательный, но желательный этап заключается в проверке конфигурации. Проверка запускается через оснастку Failover Cluster Management. Если для проверки конфигурации указан только один узел, то часть проверок будет пропущена.

На четвертом этапе создается кластер. Для этого из Failover Cluster Management запускается мастер Create Cluster, в котором указываются серверы, включаемые в кластер, имя кластера и дополнительные настройки IP-адреса. Если серверы подключены к сетям, которые не будут использоваться для общения в рамках кластера (например, подключение только для обмена данными с хранилищем), то в свойствах этой сети в Failover Cluster Management необходимо установить параметр «Do not allow the cluster to use this network».

После этого можно приступить к настройке приложения, которое требуется сконфигурировать для обеспечения его высокой доступности.

Для этого необходимо запустить High Availability Wizard, который можно найти в Services and Applications оснастки Failover Cluster Management.

Cluster Shared Volumes

В случае failover-кластера доступ к LUN, хранящему данные, может осуществлять только активный узел, который владеет этим ресурсом. При переключении на другой узел происходит размонтирование LUN и монтирование его для другого узла. В большинстве случаев эта задержка не является критичной, но при виртуализации может требоваться вообще нулевая задержка на переключение виртуальных машин с одного узла на другой.

Еще одна проблема, возникающая из-за того, что LUN является минимальной единицей обхода отказа, заключается в том, что при сбое одного приложения, находящегося на LUN, приходится переключать все приложения, которые хранятся на этом LUN, на другой сервер. Во всех приложениях (включая Hyper-V до второго релиза Server 2008) это удавалось обходить за счет многочисленных LUN, на каждом из которых хранились данные только одного приложения. В Server 2008 R2 появилось решение для этих проблем, но предназначенное для работы только с Hyper-V и CSV (Cluster Shared Volumes).

CSV позволяет размещать на общем хранилище виртуальные машины, запускаемые на разных узлах кластера - тем самым разбивается зависимость между ресурсами приложения (в данном случае виртуальными машинами) и дисковыми ресурсами. В качестве файловой системы CSV использует обычную NTFS. Для включения CSV необходимо в Failover Cluster Manage выполнить команду Enable Cluster Shared Volumes. Отключить поддержку CSV можно только через консоль:

Get-Cluster | %{$_.EnableSharedVolumes = "Disabled"}

Для использования этой команды должен быть загружен Failover Clusters, модуль PowerShell. Использование CSV совместно с live migration позволяет перемещать виртуальные машины между физическими серверами в считанные миллисекунды, без обрыва сетевых соединений и совершенно прозрачно для пользователей. Стоит отметить, что копировать любые данные (например, готовые виртуальные машины) на общие диски, использующие CSV, следует через узел-координатор.

Несмотря на то, что общий диск доступен со всех узлов кластера, перед записью данных на диск узлы запрашивают разрешение у узлакоординатора. При этом, если запись требует изменений на уровне файловой системы (например, смена атрибутов файла или увеличение его размера), то записью занимается сам узел-координатор.

Oracle RAC

Oracle Real Application Clusters (RAC) - это дополнительная опция Oracle Database, которая впервые появилась в Oracle Database 9i под названием OPS (Oracle Parallel Server). Опция предоставляет возможность нескольким экземплярам совместно обращаться к одной базе данных. Базой данных в Oracle Database называет ся совокупность файлов данных, журнальных файлов, файлов параметров и некоторых других типов файлов. Для того, чтобы пользовательские процессы могли получить доступ к этим данным, должен быть запущен экземпляр. Экземпляр (instance) в свою очередь состоит из структур памяти (SGA) и фоновых процессов. В отсутствии RAC получить доступ к базе данных может строго один экземпляр.

Опция RAC не поставляется с Enterprise Edition и приобретается отдельно. Стоит отметить, что при этом RAC идет в составе Standard Edition, но данная редакция обладает большим количеством ограничений по сравнению с Enterprise Edition, что ставит под сомнение целесообразность ее использования.

Oracle Grid Infrastructure

Для работы Oracle RAC требуется Oracle Clusterware (или стороннее ПО) для объединения серверов в кластер. Для более гибкого управления ресурсами узлы такого кластера могут быть организованы в пулы (с версии 11g R2 поддерживается два варианта управления - на основании политик для пулов или, в случае их отсутствия, администратором).

Во втором релизе 11g Oracle Clusterware был объединен с ASM под общим названием Oracle Grid Infrastructure, хотя оба компонента и продолжают устанавливаться по различным путям.

Automatic Storage Management (ASM) - менеджер томов и файловая система, которые могут работать как в кластере, так и с singleinstance базой данных. ASM разбивает файлы на ASM Allocation Unit.

Размер Allocation Unit определяется параметром AU_SIZE, который задается на уровне дисковой группы и составляет 1, 2, 4, 8, 16, 32 или 64 MB. Далее Allocation Units распределяются по ASM-дискам для балансировки нагрузки или зеркалирования. Избыточность может быть реализована, как средствами ASM, так и аппаратно.

ASM-диски могут быть объединены в Failure Group (то есть группу дисков, которые могут выйти из строя одновременно - например, диски, подсоединенные к одному контролеру), при этом зеркалирование осуществляется на диски, принадлежащие разным Failure Group. При добавлении или удалении дисков ASM автоматически осуществляет разбалансировку, скорость которой задается администратором.

На ASM могут помещаться только файлы, относящиеся к базе данных Oracle, такие как управляющие и журнальные файлы, файлы данных или резервные копии RMAN. Экземпляр базы данных не может взаимодействовать напрямую с файлами, которые размещены на ASM. Для обеспечения доступа к данным дисковая группа должна быть предварительно смонтирована локальным ASM-экземпляром.

Развертывание Oracle RAC

Рассмотрим этапы установки различных компонентов, необходимых для функционирования Oracle RAC в режиме active/active кластера с двумя узлами. В качестве дистрибутива будем рассматривать последнюю на момент написания статьи версию Oracle Database 11g Release 2. В качестве операционной системы возьмем Oracle Enterprise Linux 5. Oracle Enterprise Linux - операционная система, базирующаяся на RedHat Enterprise Linux. Ее основные отличия - цена лицензии, техническая поддержка от Oracle и дополнительные пакеты, которые могут использоваться приложениями Oracle.

Подготовка ОС к установке Oracle стандартна и заключается в создании пользователей и групп, задании переменных окружения и параметров ядра. Параметры для конкретной версии ОС и БД можно найти в Installation Guide, который поставляется вместе с дистрибутивом.

На узлах должен быть настроен доступ к внешним общим дискам, на которых будут храниться файлы базы данных и файлы Oracle Clusterware. К последним относятся votingdisk (файл, определяющий участников кластера) и Oracle Cluster Registry (содержит конфигурационную информацию - например, какие экземпляры и сервисы запущены на конкретном узле). Рекомендуется создавать нечетное количество votingdisk. Для создания и настройки ASMдисков желательно использовать ASMLib, которую надо установить на всех узлах:

# rpm -Uvh oracleasm-support-2.1.3-1.el4.x86_64.rpm

rpm -Uvh oracleasmlib-2.0.4-1.el4.x86_64.rpm

rpm -Uvh oracleasm-2.6.9-55.0.12.ELsmp-2.0.3-1.x86_64.rpm

Кроме интерфейса для взаимодействия с хранилищем на узлах желательно настроить три сети - Interconnect, External и Backup.
Необходимо настроить IP-адресацию (вручную или с использованием Oracl e GNS) и DNS для разрешения всех имен (или только GNS).

Вначале осуществляется установка Grid Infrastructure. Для этого загружаем и распаковываем дистрибутив, затем запускаем установщик. В процессе установки необходимо указать имя кластера; указать узлы, которые будут входить в кластер; указать назначение сетевых интерфейсов; настроить хранилище.

В конце нужно выполнить с правами root скрипты orainstRoot.sh и root.sh. Первым на всех узлах выполняется скрипт orainstRoot.sh, причем запуск на следующем узле осуществляется только после завершения работы скрипта на предыдущем. После выполнения orainstRoot.sh последовательно на каждом узле выполняется root.sh. Проверить успешность установки можно с помощью команды:

/u01/grid/bin/crsctl check cluster –all

Выполнив проверку, можно приступать к установке базы данных. Для этого запускаем Oracle Universal installer, который используется и для обычной установки базы.

Кроме active/active-кластера в версии 11g R2 существуют две возможности для создания active/passive-кластера. Одна из них - Oracle RACOneNode. Другой вариант не требует лицензии для RAC и реализуется средствами Oracle Clusterware. В этом случае вначале создается общее хранилище; затем устанавливается Grid Infrastructure, с использованием ASM_CRS и SCAN; а после этого на узлы устанавливается база данных в варианте Standalone. Далее создаются ресурсы и скрипты, которые позволяют запускать экземпляр на другом узле в случае недоступности первого.

Заключение

Oracle RAC совместно с Oracle Grid Infrastructure позволяют реализовать разнообразные сценарии построения кластеров. Гибкость настройки и широта возможностей компенсируются ценой такого решения.

Решения же Microsoft ограничены не только возможностями самой кластеризации, но и продуктами, которые могут работать в такой среде. Хотя стоит отметить, что набор таких продуктов все равно шире, чем одна база данных.

Ссылки по теме

• High Availability решения от Microsoft: microsoft.com/windowsserver2008/en/us/high-availability.aspx ;
• Подборка ссылок на документацию и ресурсы по Failover Clustering и NLB: blogs.msdn.com/b/clustering/archive/2009/08/21/9878286.aspx (блог - Clusteringand HighAvailability содержит много полезной информации);
• Документация и дистрибутивы Oracle RAC: oracle.com/technetwork/database/clustering/overview/index.html ;
• Документация и дистрибутивы Oracle Clusterware и Oracle Grid Infrastructure: oracle.com/technetwork/database/clusterware/overview/index.html ;
• Настройка Oracle Clusterware для защиты Single Instance Oracle Database 11g: