服务器集群是什么

作者:兰洋科技    浏览量:4087    时间:2023年07月24日    标签: 高性能计算 HPC 超级计算

集群,英文名称为Cluster,通俗地说,集群是这样一种技术:它将多个系统连接到一起,使多台服务器能够像一台机器那样工作或者看起来好像一台机器。

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。

集群可以利用多个计算机进行并行计算从而获得很高的计算速度,也可以用多个计算机做备份,从而使得任何一个机器坏了整个系统还是能正常运行。

服务器群集有2种类型:手动和自动。手动是将节点手动配置为相同的数据IP和地址,自动则是配置了用于执行切换的软件。

服务器集群的优势

一、集群系统可解决所有的服务器硬件故障,当某一台服务器出现任何故障,如:硬盘、内存、CPU、主板、I/O板以及电源故障,运行在这台服务器上的应用就会切换到其它的服务器上。

二、集群系统可解决软件系统问题,我们知道,在计算机系统中,用户所使用的是应用程序和数据,而应用系统运行在操作系统之上,操作系统又运行在服务器上。这样,只要应用系统、操作系统、服务器三者中的任何一个出现故障,系统实际上就停止了向客户端提供服务,比如我们常见的软件死机,就是这种情况之一,尽管服务器硬件完好,但服务器仍旧不能向客户端提供服务。而集群的最大优势在于对故障服务器的监控是基于应用的,也就是说,只要服务器的应用停止运行,其它的相关服务器就会接管这个应用,而不必理会应用停止运行的原因是什么。

三、集群系统可以解决人为失误造成的应用系统停止工作的情况,例如,当管理员对某台服务器操作不当导致该服务器停机,因此运行在这台服务器上的应用系统也就停止了运行。由于集群是对应用进行监控,因此其它的相关服务器就会接管这个应用。

集群技术的分类

  • 高可用集群

高可用集群的英文全称是High Availability,简称HA cluster。高可用的含义是最大限度地可以使用。从集群的名字上可以看出,此类集群实现的功能是保障用户的应用程序持久、不间断地提供服务。高可用性(HA)群集是高流量网站(例如在线商店或应用程序)的最佳选择,以确保关键系统保持可靠的性能,以实现最佳的连续性能。高可用性群集避免了单个故障点,因为它们基于冗余的硬件和软件构建。它们对于负载平衡,系统备份和故障转移至关重要,二者结合在一起可提供全时可用性并确保网站连续运行。高可用性集群由多个可以在服务器关闭时接管的主机组成,可确保在过载或服务器故障的情况下将停机时间降至最低。

高可用性群集可以具有两种不同的体系结构,即主动-主动或主动-被动。双活群集意味着所有节点同时工作以平衡负载。另一方面,主动-被动体系结构意味着主节点可以处理所有工作负载,而第二个节点正在等待接管以防停机。当一个组件崩溃时,辅助服务器即热备用或热备用服务器将立即接管,因为主服务器中的数据库已被复制到其他节点。与Active-Active相比,这是一种成本较低的实现。

高可用性集群可确保可靠性,无缝可伸缩性,更有效的维护和强大的基础架构安全性。用户不仅将从增强的网站体验中受益,而且高可用性群集还可以通过减少停机时间来节省成本。

  • 负载均衡集群

负载均衡集群也是由两台或者两台以上的服务器组成。分为前端负载调度和后端服务两个部分。负载调度部分负责把客户端的请求按照不同的策略分配给后端服务节点,而后端节点是真正提供应用程序服务的部分。与HA Cluster不同的是,负载均衡集群中,所有的后端节点都处于活动动态,它们都对外提供服务,分摊系统的工作负载。负载平衡群集是一个服务器场,可将用户请求分发到多个活动节点,以加快操作速度,确保冗余,减少网络拥塞和过载并改善工作负载分配。负载平衡是服务器群集非常重要的用例。

请求由负载平衡软件处理,该软件根据一组规则或算法将请求定向到不同的服务器,然后处理传出响应。负载平衡允许服务器之间的功能分离和工作负载划分,以最大程度地利用资源和提高资源利用率。

例如,高可用性群集在主动-主动配置中使用负载均衡器来响应不同的请求,然后将其分发给所有独立的服务器。在这种情况下,工作负载分配可以对称或不对称,具体取决于配置和计算机性能。在主动-被动高可用性群集中,负载均衡器监视节点的可用性,因此,如果一个负载均衡器关闭,它不会再向它发送任何流量,直到它再次完全运行为止。

负载平衡架构还允许同时使用多个链接,此功能在具有冗余通信的基础架构中非常有用。电信公司和数据中心广泛部署了这种类型的体系结构,以降低成本,优化高带宽数据传输并实现出色的可伸缩性和可用性。

  • 科学计算集群

高性能计算集群,简称HPC集群。这类集群致力于提供单个计算机所不能提供的强大计算能力,包括数值计算和数据处理,并且倾向于追求综合性能。HPC与超级计算类似,但是又有不同,计算速度是超级计算追求的第一目标。最快的速度、最大的存储、最庞大的体积、最昂贵的价格代表了超级计算的特点。随着人们对计算速度需求的提高,超级计算也应用到各个领域,对超级计算追求单一计算速度指标转变为追求高性能的综合指标,即高性能计算。高性能群集由连接到同一网络以执行任务的许多计算机组成。高性能集群连接到数据存储集群,并共同组成一个复杂的体系结构,可以极其快速地处理数据。存储和网络组件必须彼此保持同步,以实现无缝性能和高速数据传输。

高性能群集也称为超级计算机,不像高可用性群集和负载平衡群集那样常见,但是用于资源密集型工作负载的企业可以使用它们来提高性能,容量和可靠性。它们被广泛用于IoT(物联网)和AI技术,因为它们促进了诸如实时流,风暴预测或患者诊断等项目的创新,并提供了实时数据处理。它们被大量部署在研究实验室,媒体和娱乐以及金融行业以及许多其他行业中。

集群存储

群集存储由至少两个扩展性能,节点空间I / O(输入/输出)和可靠性的存储服务器组成。根据业务需求和存储需求,可以在紧密耦合的体系结构中针对主存储部署数据存储,并且可以将数据分为节点之间的很小的块,或者在独立的松散耦合结构中不存储数据跨节点,并提供更大的灵活性。在松散耦合的体系结构中,性能和容量受限于存储数据的节点的功能。与紧密耦合的体系结构不同,在此设置中,不能选择具有新节点的可伸缩性。

常用的服务器集群方法

有两种常用的服务器集群方法,一种是将备份服务器连接在主服务器上,当主服务器发生故障时,备份服务器才投入运行,把主服务器上所有任务接管过来。另一种方法是将多台服务器连接,这些服务器一起分担同样的应用和数据库计算任务,改善关键大型应用的响应时间。同时,每台服务器还承担一些容错任务,一旦某台服务器出现故障时,系统可以在系统软件的支持下,将这台服务器与系统隔离,并通过各服务器的负载转嫁机制完成新的负载分配。PC服务器中较为常见的是两台服务器的集群,UNIX系统可支持8台服务器的集群系统,康柏的专用系统OpenVMS可支持多达96台服务器的集群系统。

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