Кластерные архитектуры обязаны своим появлением проблемам построения вычислительных систем высокой производительности и продолжительного функционирования для критически важных приложений, связанных с обработкой транзакций, управлением базами данных и обслуживанием телекоммуникаций. Очевидно, что эти проблемы являются общими для всех типов компьютеров и решаются как на уровне создания надежной элементной базы, так и архитектурными, структурными, конструкторскими, технологическими и организационными решениями.
Наиболее эффективным способом достижения заданного уровня производительности является применение параллельных масштабируемых архитектур, когда для увеличения вычислительного ресурса или ресурса памяти добавляются дополнительные устройства.
Обеспечение продолжительного функционирования системы определяется такими её характеристиками, как надежность, готовность и удобство обслуживания. Повышение надежности базируется на предотвращении неисправностей путем снижения интенсивности отказов и сбоев. Повышение уровня готовности предполагает снижение степени влияния отказов и сбоев на работу системы с помощью средств контроля и коррекции ошибок, а также автоматического восстановления вычислительного процесса после проявления неисправности, включая аппаратурную и программную избыточность, на основе которой реализуются различные варианты отказоустойчивых архитектур. Основные эксплуатационные характеристики системы зависят, в частности, от её контролепригодности и ремонтопригодности.
Кластерную архитектуру можно определить как комплекс специальным образом соединенных вычислительных машин, который воспринимается единым целым операционной системой, системным программным обеспечением и прикладными программами пользователей. Аппаратурная и программная избыточность комплекса позволяет при обнаружении отказа одного процессора быстро перераспределить работу на другие процессоры внутри кластера. Работа кластерной системы определяется высокоскоростным механизмом связи процессоров и соответствующими системными программными средствами, обеспечивающими пользователей прозрачным доступом к системному сервису.
