雲端計算-伺服器叢集技術的分類

伍意發表於2017-06-04
伺服器
叢集技術主要分成三大類( 高可用叢集， 負載均衡叢集，科學計算叢集)
高可用叢集
1.高可用的概念
高可用叢集的英文全稱是High Availability，簡稱HA cluster。高可用的含義是限度地可以使用。從叢集的名字上可以看出，此類叢集實現的功能是保障使用者的應用程式持久、不間斷地提供服務。
當應用程式出現故障，或者系統硬體、網路出現故障時，應用可以自動、快速地從一個節點切換到另一個節點，從而保證應用持續、不間斷地對外提供服務，這是高可用叢集實現的功能。
2.常見的HA Cluster
常說的雙機熱備、雙機互備等都屬於高可用叢集的範疇，這類叢集一般都由兩個或兩個以上節點組成。典型的雙機熱備結構如圖15-1所示。
伺服器叢集技術的分類
雙機熱備是最簡單的應用模式，即經常說的active/standby方式。它使用兩臺伺服器，一臺作為主伺服器，執行應用程式對外提供服務；另一臺作為備機，安裝和主伺服器一樣的應用程式，但是並不啟動服務，處於待機狀態。主機和備機之間通過心跳技術互相檢查，監控的資源可以是網路、作業系統，也可以是服務，使用者可以根據自己的需要，選擇需要監控的資源。當備份監控到主機的某個資源出現故障時，根據預先設定好的策略，首先將IP切換過來，然後將應用程式服務也接過過來，接著由備機對外提供服務。切換過程時間非常短，使用者根本感覺不到程式出了問題，而且還進行了切換，從而保障了應用程式持久、不間斷地服務。
雙擊互備是在雙機熱備的基礎上，兩個相互獨立的應用在兩個機器上同時執行，互為主備，即兩臺伺服器是主機也是備機。當任何一個應用出現故障，另一臺伺服器都能在短時間內將故障機器的應用接過過來，從而保障了服務的持續、無間斷執行。雙機互備的好處是節省了裝置資源，兩個應用的雙機熱備至少需要4臺伺服器，而雙機互備僅需要兩臺伺服器即可完成高可用叢集功能。但雙機互備也有自身的缺點：在某個節點故障切換後，另一個節點上同時執行了兩個應用的服務，有可能出現負載過大的情況。多機互備是雙機熱備的技術升級，通過多臺及其組成一個叢集，可以在多臺機器之間設定靈活地接管策略。
注意
高可用叢集不能保證應用程式資料的安全性，他僅僅解決的是對外提供持久不間斷的服務，把因軟體、硬體、網路和人為因素造成的故障而對應用造成的影響降低到程式。
3.高可用叢集軟體
高可用叢集一般是通過高可用軟體來實現的。在Linux下常用的高可用軟體有HearbeatHA,Red Hat提供的RHCS,商業軟體ROSE,keepalived等。
負載均衡叢集
負載均衡叢集也是由兩臺或者兩臺以上的伺服器組成。分為前端負載排程和後端服務兩個部分。負載排程部分負載把客戶端的請求按照不同的策略分配給後端服務節點，而後端節點是真正提供營養程式服務的部分。與HA Cluster不同的是，負載均衡叢集中，所有的後端節點都處於活動動態，它們都對外提供服務，分攤系統的工作負載。
負載均衡叢集可以把一個高負荷的應用分散到多個節點共同完成，適用於業務繁忙、大負荷訪問的應用系統。但是它也有不足的地方；當一個節點出現故障時，前端排程系統並不知道此節點已經不能提供服務，仍然會把客戶端的請求排程到故障節點上來，這樣訪問會失敗。為了解決這個問題，負載排程系統一般都引入了節點監控系統。
節點監控系統位於前端負載排程機上，負責監控下面的服務節點。當某個節點出現故障後，節點監控系統會自動將故障節點從叢集中剔除；當此節點恢復正常後，節點監控系統又會自動將其加入叢集中，而這一切，對使用者來說是完全透明的。圖15-2顯示負載均衡叢集的基本結構。
伺服器叢集技術的分類
負載均衡叢集可以通過軟體方式實現，也可以由硬體裝置來完成。
科學計算叢集
高效能運算叢集，簡稱HPC叢集。這類叢集致力於提供單個計算機所不能提供的強大計算能力，包括數值計算和資料處理，並且傾向於追求綜合效能。HPG與超級計算類似，但是又有不同，計算速度是超級計算追求的目標。的速度、的儲存、最龐大的體積、最昂貴的價格代表了超級計算的特點。隨著人們對計算速度需求的提高，超級計算也應用到各個領域，對超級計算追求單一計算速度指標轉變為追求高效能的綜合指標，即高效能運算。
HPC的應用領域非常廣泛，典型應用有成麼科學研究、基因測試對比、資料探勘應用、石油和天然氣勘探、影象呈現等。

負載均衡和高可用性的側重點不同。負載均衡不一定意味著高可用性。

假設我們在機房裡建起了一個訪問量很高的網站，然後我們用一個負載均衡器，三臺完全相同的Tomcat伺服器，實現了負載均衡，所有流量都會被按某種演算法分配給三臺伺服器。

那麼，這個系統是高可用的嗎？並不一定。如果只考慮Tomcat伺服器的話，我們使用了三臺伺服器，比只用一臺伺服器的確既增加了負載平衡又增加了可用性。但是，從整個系統的角度來看，增加伺服器的數量，只能算提高系統可用性的一個方面。

高可用性意味著高MTBF（平均故障間隔）和低故障恢復時間，也就是系統連續長時間執行，且能從當機狀態快速恢復執行的能力。很明顯，上述系統沒達到這兩個條件。
首先，它有多個單點故障點：
     一個負載均衡器，一套網路裝置、供電裝置，等（軟體方面）。
這注定使系統MTBF受到極大制約。

提高MTBF的方法很直觀：備份。為了消除第二個單點故障，備份元件還需要處於不同地理位置。這樣的話，就算一個位置斷網、停電，其他位置的系統都能繼續執行。如果再考慮到地震、洪水等自然災害和其他因素，備份元件甚至需要處於不同城市、不同國家。

其次，雖然有了備份，系統還是有當機的可能性，所以我們還需要考慮系統當機之後快速恢復系統功能，也就是縮短故障恢復時間。這需要縮短故障反應時間併合理儲存系統狀態等，不再詳述。

所以，負載均衡只能提高部分系統可用性（以伺服器熱備的形式），為了提高系統的可用性，我們還需要綜合考慮其他因素。

轉 http://server.zzidc.com/fwqjs/322.html

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