集群（Cluster）是由兩臺或多臺節(jié)點(diǎn)機(jī)（服務(wù)器）構(gòu)成的一種松散耦合的計(jì)算節(jié)點(diǎn)集合，為用戶提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)或應(yīng)用程序(包括數(shù)據(jù)庫、Web服務(wù)和文件服務(wù)等)的單一客戶視圖，同時(shí)提供接近容錯(cuò)機(jī)的故障恢復(fù)能力。集群系統(tǒng)一般通過兩臺或多臺節(jié)點(diǎn)服務(wù)器系統(tǒng)通過相應(yīng)的硬件及軟件互連，每個(gè)群集節(jié)點(diǎn)都是運(yùn)行其自己進(jìn)程的獨(dú)立服務(wù)器。這些進(jìn)程可以彼此通信，對網(wǎng)絡(luò)客戶機(jī)來說就像是形成了一個(gè)單一系統(tǒng)，協(xié)同起來向用戶提供應(yīng)用程序、系統(tǒng)資源和數(shù)據(jù)。除了作為單一系統(tǒng)提供服務(wù)，集群系統(tǒng)還具有恢復(fù)服務(wù)器級故障的能力。集群系統(tǒng)還可通過在集群中繼續(xù)增加服務(wù)器的方式，從內(nèi)部增加服務(wù)器的處理能力，并通過系統(tǒng)級的冗余提供固有的可靠性和可用性。

二、集群的分類：

1、高性能計(jì)算科學(xué)集群：

以解決復(fù)雜的科學(xué)計(jì)算問題為目的的IA集群系統(tǒng)。是并行計(jì)算的基礎(chǔ)，它可以不使用專門的由十至上萬個(gè)獨(dú)立處理器組成的并行超級計(jì)算機(jī)，而是采用通過高速連接來鏈接的一組1/2/4 CPU的IA服務(wù)器，并且在公共消息傳遞層上進(jìn)行通信以運(yùn)行并行應(yīng)用程序。這樣的計(jì)算集群，其處理能力與真正超級并行

機(jī)相等，并且具有優(yōu)良的性價(jià)比。

2、負(fù)載均衡集群：

負(fù)載均衡集群為企業(yè)需求提供更實(shí)用的系統(tǒng)。該系統(tǒng)使各節(jié)點(diǎn)的負(fù)載流量可以在服務(wù)器集群中盡可能平均合理地分?jǐn)偺幚?。該?fù)載需要均衡計(jì)算的應(yīng)用程序處理端口負(fù)載或網(wǎng)絡(luò)流量負(fù)載。這樣的系統(tǒng)非常適合于運(yùn)行同一組應(yīng)用程序的大量用戶。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以處理一部分負(fù)載，并且可以在節(jié)點(diǎn)之間動態(tài)分配負(fù)載，以實(shí)現(xiàn)平衡。對于網(wǎng)絡(luò)流量也如此。通常，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器應(yīng)用程序接受了大量入網(wǎng)流量，無法迅速處理，這就需要將流量發(fā)送給在其它節(jié)點(diǎn)。負(fù)載均衡算法還可以根據(jù)每個(gè)節(jié)點(diǎn)不同的可用資源或網(wǎng)絡(luò)的特殊環(huán)境來進(jìn)行優(yōu)化。

3、高可用性集群：

為保證集群整體服務(wù)的高可用，考慮計(jì)算硬件和軟件的容錯(cuò)性。如果高可用性群集中的某個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生了故障，那么將由另外的節(jié)點(diǎn)代替它。整個(gè)系統(tǒng)環(huán)境對于用戶是一致的。實(shí)際應(yīng)用的集群系統(tǒng)中，這三種基本類型經(jīng)常會發(fā)生混合與交雜。

三、典型集群：

科學(xué)計(jì)算集群：

1、Beowulf

當(dāng)談到 Linux 集群時(shí)，許多人的第一反映是 Beowulf。那是最著名的 Linux科學(xué)軟件集群系統(tǒng)。實(shí)際上，它是一組適用于在 Linux 內(nèi)核上運(yùn)行的公共軟件包的通稱。其中包括流行的軟件消息傳遞 API，如"消息傳送接口"(MPI) 或"并行虛擬機(jī)"(PVM)，對 Linux 內(nèi)核的修改，以允許結(jié)合幾個(gè)以太網(wǎng)接口、高性能網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器，對虛擬內(nèi)存管理器的更改，以及分布式進(jìn)程間通信 (DIPC) 服務(wù)。公共全局進(jìn)程標(biāo)識空間允許使用 DIPC 機(jī)制從任何節(jié)點(diǎn)訪問任何進(jìn)程。

2、MOSIX

Beowulf類似于給系統(tǒng)安裝的一個(gè)支持集群的外掛軟件，提供了應(yīng)用級的集群能力。而MOSIX是徹底修改Linux的內(nèi)核，從系統(tǒng)級提供了集群能力，它對應(yīng)用而言是完全透明的，原有的應(yīng)用程序，可以不經(jīng)改動，就能正常運(yùn)行在MOSIX系統(tǒng)之上。集群中的任何節(jié)點(diǎn)都可以自由地加入和移除，來接替其它節(jié)點(diǎn)的工作，或是擴(kuò)充系統(tǒng)。MOSIX 使用自適應(yīng)進(jìn)程負(fù)載均衡和內(nèi)存引導(dǎo)算法使整體性能最大化。應(yīng)用程序進(jìn)程可以在節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)遷移，以利用最好的資源，這類似于對稱多處理器系統(tǒng)可以在各個(gè)處理器之間切換應(yīng)用程序。由于MOSIX通過修改內(nèi)核來實(shí)現(xiàn)集群功能，所以存在兼容性問題，部分系統(tǒng)級應(yīng)用程序?qū)o法正常運(yùn)行。

負(fù)載均衡/高可用性集群

3、LVS（Linux Virtual Server）

它是一個(gè)負(fù)載均衡/高可用性集群，主要針對大業(yè)務(wù)量的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用（如新聞服務(wù)、網(wǎng)上銀行、電子商務(wù)等）。

LVS是建立在一個(gè)主控服務(wù)器(通常為雙機(jī))（director）及若干真實(shí)服務(wù)器（real-server）所組成的集群之上。real-server負(fù)責(zé)實(shí)際提供服務(wù)，主控服務(wù)器根據(jù)指定的調(diào)度算法對real-server進(jìn)行控制。而集群的結(jié)構(gòu)對于用戶來說是透明的，客戶端只與單個(gè)的IP（集群系統(tǒng)的虛擬IP）進(jìn)行通信，也就是說從客戶端的視角來看，這里只存在單個(gè)服務(wù)器。

Real-server可以提供眾多服務(wù)，如ftp, http, dns, telnet, nntp, smtp 等。主控服務(wù)器負(fù)責(zé)對Real-Server進(jìn)行控制。客戶端在向LVS發(fā)出服務(wù)請求時(shí)，Director會通過特定的調(diào)度算法來指定由某個(gè)Real-Server來應(yīng)答請求，而客戶端只與Load Balancer的IP（即虛擬IP，VIP）進(jìn)行通信。

其他集群：現(xiàn)在集群系統(tǒng)可謂五花八門，絕大部分的OS開發(fā)商，服務(wù)器開發(fā)商都提供了系統(tǒng)級的集群產(chǎn)品，最典型的是各類雙機(jī)系統(tǒng)，還有各類科研院校提供的集群系統(tǒng)。以及各類軟件開發(fā)商提供的應(yīng)用級別的集群系統(tǒng)，如數(shù)據(jù)庫集群，Application Server 集群，Web Server集群，郵件集群等等。

四 優(yōu)缺點(diǎn)描述

1、 出現(xiàn)任何故障，如：硬盤、內(nèi)存、CPU、主板、I/O板以及電源故障，運(yùn)行在這臺服務(wù)器上的應(yīng)用就會切換到其它的服務(wù)器上。

2、集群系統(tǒng)可解決軟件系統(tǒng)問題，我們知道，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，用戶所使用的是應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)，而應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行在操作系統(tǒng)之上，操作系統(tǒng)又運(yùn)行在服務(wù)器上。這樣，只要應(yīng)用系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、服務(wù)器三者中的任何一個(gè)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)實(shí)際上就停止了向客戶端提供服務(wù)，比如我們常見的軟件死機(jī)，就是這種情況之一，盡管服務(wù)器硬件完好，但服務(wù)器仍舊不能向客戶端提供服務(wù)。而集群的最大優(yōu)勢在于對故障服務(wù)器的監(jiān)控是基于應(yīng)用的，也就是說，只要服務(wù)器的應(yīng)用停止運(yùn)行，其它的相關(guān)服務(wù)器就會接管這個(gè)應(yīng)用，而不必理會應(yīng)用停止運(yùn)行的原因是什么。

3、集群系統(tǒng)可以解決人為失誤造成的應(yīng)用系統(tǒng)停止工作的情況，例如，當(dāng)管理員對某臺服務(wù)器操作不當(dāng)導(dǎo)致該服務(wù)器停機(jī)，因此運(yùn)行在這臺服務(wù)器上的應(yīng)用系統(tǒng)也就停止了運(yùn)行。由于集群是對應(yīng)用進(jìn)行監(jiān)控，因此其它的相關(guān)服務(wù)器就會接管這個(gè)應(yīng)用。

集群系統(tǒng)的不足之處在于：

我們知道集群中的應(yīng)用只在一臺服務(wù)器上運(yùn)行，如果這個(gè)應(yīng)用出現(xiàn)故障，其它的某臺服務(wù)器會重新啟動這個(gè)應(yīng)用，接管位于共享磁盤柜上的數(shù)據(jù)區(qū)，進(jìn)而使應(yīng)用重新正常運(yùn)轉(zhuǎn)。我們知道整個(gè)應(yīng)用的接管過程大體需要三個(gè)步驟：偵測并確認(rèn)故障、后備服務(wù)器重新啟動該應(yīng)用、接管共享的數(shù)據(jù)區(qū)。因此在切換的過程中需要花費(fèi)一定的時(shí)間，原則上根據(jù)應(yīng)用的大小不同切換的時(shí)間也會不同，越大的應(yīng)用切換的時(shí)間越長。

網(wǎng)頁題目：什么服務(wù)器集群？集群服務(wù)器有什么優(yōu)缺點(diǎn)?
標(biāo)題URL：http://www.muchs.cn/hangye/fwqzy/n8380.html

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