服务器集群技术方案(2)

服务器集群技术方案

一、概念与定义

集群（Cluster）技术是发展高性能计算机的一项技术。它是一组相互独立的计算机，利用高速通信网络组成一个单一的计算机系统，并以单一系统的模式加以管理。其出发点是提供高可靠性、可扩充性和抗灾难性。一个集群包含多台拥有共享数据存储空间的服务器，各服务器通过内部局域网相互通信。当一台服务器发生故障时，它所运行的应用程序将由其它服务器自动接管。在大多数模式下，集群中所有的计算机拥有一个共同的名称，集群内的任一系统上运行的服务都可被所有的网络客户使用。采用集群系统通常是为了提高系统的稳定性和网络中心的数据处理能力及服务能力。

集群分为同构与异构两种，它们的区别在于：组成集群系统的计算机之间的体系结构是否相同。集群计算机按功能和结构可以分成以下几类:

高可用性集群 High-availability (HA) clusters

负载均衡集群 Load balancing clusters

高性能计算集群 High-performance (HPC) clusters

网格计算 Grid computing

高可用性集群

一般是指当集群中有某个节点失效的情况下，其上的任务会自动转移到其他正常的节点上。还指可以将集群中的某节点进行离线维护再上线，该过程并不影响整个集群的运行。

负载均衡集群

负载均衡集群运行时一般通过一个或者多个前端负载均衡器将工作负载分发到后端的一组服务器上，从而达到整个系统的高性能和高可用性。这样的计算机集群有时也被称为服务器群（Server Farm）。一般高可用性集群和负载

均衡集群会使用类似的技术，或同时具有高可用性与负载均衡的特点。

Linux虚拟服务器（LVS）项目在Linux操作系统上提供了最常用的负载均衡软件。

高性能计算集群

高性能计算集群采用将计算任务分配到集群的不同计算节点而提高计算能力，因而主要应用在科学计算领域。比较流行的HPC采用Linux操作系统和其它一些免费软件来完成并行运算。这一集群配置通常被称为Beowulf集群。这类集群通常运行特定的程序以发挥HPC cluster的并行能力。这类程序一般应用特定的运行库, 比如专为科学计算设计的MPI库。

HPC集群特别适合于在计算中各计算节点之间发生大量数据通讯的计算作业，比如一个节点的中间结果或影响到其它节点计算结果的情况。

网格计算

网格计算或网格集群是一种与集群计算非常相关的技术。网格与传统集群的主要差别是网格是连接一组相关并不信任的计算机，它的运作更像一个计算公共设施而不是一个独立的计算机。还有，网格通常比集群支持更多不同类型的计算机集合。

网格计算是针对有许多独立作业的工作任务作优化，在计算过程中作业间无需共享数据。网格主要服务于管理在独立执行工作的计算机间的作业分配。资源如存储可以被所有结点共享，但作业的中间结果不会影响在其他网格结点上作业的进展。

二、方案特色

1．解决网络拥塞问题，就近提供服务，实现地理位置无关性；

2．为用户提供更好的访问质量；

3．提高服务器响应速度；

4．提高服务器及其他资源的利用效率。

三、方案设计

当前主流的集群方式包括以下几种：

1.服务器主备集群方式

服务器主-备方式由一台服务器在正常运行状态提供对外服务，其它集群节点作为备份机，备份机在正常状态下不接受外部的应用请求，实时对生产机进行检测，当生产机停机时才会接管应用服务，因此设备利用率最高可达50%。主备方式集群如下图所示，节点2为正常提供服务的服务器，运行多个应用（pkgA,pkgB..）,节点1平时只监控节点2的状态，不对外提供服务，当节点2出现故障时，节点1将把两个应用接管过来，并对外提供服务。

图表Error! No text of specified style in document.-1主备方式集群

2.服务器互备份集群方式

多台服务器组成集群，每台服务器运行独立的应用，同时作为其它服务器的备份机，当主应用中断，服务将被其它集群节点所接管，接管服务的节点将运行自身应用和故障服务器的应用，这种方式各集群节点的硬件资源均可被应用于对外服务。互备方式集群如下图所示，节点1和节点2分别运行1个或多个不同的应用,但只对外提供本地的主应用，两个节点之间互相进行监控，集群中任何一个节点出现故障后，另一个节点把故障节点的主应用接管过来，所有应用服务由一台服务器完成。

图表Error! No text of specified style in document.-2互备份方式集群这种方式的主要缺点在于：

由于需要重新启动数据库核心进程，无法保证数据库系统连续不间断地运行

在系统切换的过程中，客户端与服务器之间的数据库连接会中断，需要重新进行数据库的连接和登录工作

由于数据库系统只能在一台服务器上运行，另一台服务器无法分担系统的负载，实际上造成了客户投资的浪费。在有些系统中，为了解

决双机负载分担的问题，将应用系统人为分割为两个数据库系统，分别

在两台服务器上运行。这种方式在一定程度上解决了负载分担的问题，

但给系统管理、统计分析等业务处理带来了很多额外的复杂性

3.服务器并行集群方式

集群有多台服务器构成，同时提供相同的应用，可以实现多台服务器之间的负载均衡，提供大访问量的应用需求，如Web访问及数据库等应用，服务器并行集群方式一般由应用系统自身（如OracleRAC、中间件负载均衡等）或外部专用服务器负载均衡设备实现。

图表Error! No text of specified style in document.-3服务器并行方式集群以下是上述群集技术对比表：

集群技术资源利用率故障收敛时间可靠性主备集群技术资源有效利用率低相对较慢较高互备集群技术资源有效利用率高相对较慢较高并行集群技术资源有效利用率高快高图表Error! No text of specified style in document.-4群集技术对比表Weblogic集群

Weblogic集群由代理来实现负载均衡，通过将请求转发到不同的管理服务器上来实现。

代理是用来分发用户请求，代理可以硬件设备也可以是软件Web服务器，也可以用硬件代理来实现。软件代理的实现相对简单一下，硬件代理的性能强大些，而且稳定性也优于软件代理。

硬件带来的厂家主要有：F5 Networks、Radware、array、浪潮、趋势等。

软件代理主要有：Apache、weblogic等HTTP服务器。

Oracle数据库集群

Real Application Cluster(以前称作Oracle Parallel Server，OPS)用来在集群环境下实现多机共享数据库，以保证应用的高可用性。同时可以自动实现