1.1 什么是集群
??? 簡單的說,集群(cluster)就是一組計算機,它們作為一個整體向用戶提供一組網絡資源。這些單個的計算機系統就是集群的節點(node)。一個理想的集群是,用戶從來不會意識到集群系統底層的節點,在他/她們看來,集群是一 個系統,而非多個計算機系統。并且集群系統的管理員可以隨意增加和刪改集群系統的節點。
1.2 集群系統的主要優點:
??? (1)高可擴展性:
??? (2)高可用性HA:集群中的一個節點失效,它的任務可傳遞給其他節點。可以有效防止單點失效。
??? (3)高性能:負載平衡集群允許系統同時接入更多的用戶。
??? (4)高性價比:可以采用廉價的符合工業標準的硬件構造高性能的系統。
2.1 集群系統的分類
??? 雖然,根據集群系統的不同特征可以有多種分類方法,但是一般把集群系統分為兩類:
??? (1)、高可用(High Availability)集群,簡稱HA集群。
??? 這類集群致力于提供高度可靠的服務。就是利用集群系統的容錯性對外提供7*24小時不間斷的服務,如高可用的文件服務器、數據庫服務等關鍵應用。
??? 負載均衡集群:使任務可以在集群中盡可能平均地分攤不同的計算機進行處理,充分利用集群的處理能力,提高對任務的處理效率。
??? 在實際應用中這幾種集群類型可能會混合使用,以提供更加高效穩定的服務。如在一個使用的網絡流量負載均衡集群中,就會包含高可用的網絡文件系統、高可用的網絡服務。
??? (2)、性能計算(High Perfermance Computing)集群,簡稱HPC集群,也稱為科學計算集群。
??? 在這種集群上運行的是專門開發的并行應用程序,它可以把一個問題的數據分布到多臺的計算機上,利用這些計算機的共同資源來完成計算任務,從而可以解決單機不能勝任的工作(如問題規模太大,單機計算速度太慢)。
??? 這類集群致力于提供單個計算機所不能提供的強大的計算能力。如天氣預報、石油勘探與油藏模擬、分子模擬、生物計算等。
3.1 什么是高可用性 (HA)
??? 計算機系統的可用性(availability)是通過系統的可靠性(reliability)和可維護性(maintainability)來度量的。工程上通常用平均無故障時間(MTTF)來度量系統的可靠性,用平均維修時間(MTTR)來度量系統的可維護性。于是可用性被定義為:MTTF/(MTTF+MTTR)*100%
負載均衡服務器的高可用性
為了屏蔽負載均衡服務器的失效,需要建立一個備份機。主服務器和備份機上都運行High Availability監控程序,通過傳送諸如“I am alive”這樣的信息來監控對方的運行狀況。當備份機不能在一定的時間內收到這樣的信息時,它就接管主服務器的服務IP并繼續提供服務;當備份管理器又從主管理器收到“I am alive”這樣的信息是,它就釋放服務IP地址,這樣的主管理器就開開始再次進行集群管理的工作了。為在主服務器失效的情況下系統能正常工作,我們在主、備份機之間實現負載集群系統配置信息的同步與備份,保持二者系統的基本一致。
HA的容錯備援運作過程
??? 自動偵測(Auto-Detect)階段 由主機上的軟件通過冗余偵測線,經由復雜的監聽程序。邏輯判斷,來相互偵測對方運行的情況,所檢查的項目有:主機硬件(CPU和周邊)、主機網絡、主機操作系統、數據庫引擎及其它應用程序、主機與磁盤陣列連線。為確保偵測的正確性,而防止錯誤的判斷,可設定安全偵測時間,包括偵測時間間隔,偵測次數以調整安全系數,并且由主機的冗余通信連線,將所匯集的訊息記錄下來,以供維護參考。
??? 自動切換(Auto-Switch)階段 某一主機如果確認對方故障,則正常主機除繼續進行原來的任務,還將依據各種容錯備援模式接管預先設定的備援作業程序,并進行后續的程序及服務。
??? 自動恢復(Auto-Recovery)階段 在正常主機代替故障主機工作后,故障主機可離線進行修復工作。在故障主機修復后,透過冗余通訊線與原正常主機連線,自動切換回修復完成的主機上。整個回復過程完成由EDI-HA自動完成,亦可依據預先配置,選擇回復動作為半自動或不回復。
3.2、HA三種工作方式:
(1)、主從方式 (非對稱方式)
工作原理:主機工作,備機處于監控準備狀況;當主機宕機時,備機接管主機的一切工作,待主機恢復正常后,按使用者的設定以自動或手動方式將服務切換到主機上運行,數據的一致性通過共享存儲系統解決。
(2)、雙機雙工方式(互備互援)
工作原理:兩臺主機同時運行各自的服務工作且相互監測情況,當任一臺主機宕機時,另一臺主機立即接管它的一切工作,保證工作實時,應用服務系統的關鍵數據存放在共享存儲系統中。
(3)、集群工作方式(多服務器互備方式)
工作原理:多臺主機一起工作,各自運行一個或幾個服務,各為服務定義一個或多個備用主機,當某個主機故障時,運行在其上的服務就可以被其它主機接管。
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