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。
  举个例子来说,我们架设了一台WWW服务器,上面构建了一个电子商务网站,然而随着时间的推移,名声越来越大,这时点击率也就越来越高,WWW服务器的负载也就越来越高。这种情况下,我们就必须提升WWW服务器的能力,以满足以益增长的服务请求。这时,我们就面临两种选择:
  1)升级WWW服务器,采用更快的CPU,增加更多的内存,使其具有更强的性能;但日益增长的服务请求又会使服务器再次过载,需要再次升级,这样就陷入了升级的怪圈。还有,升级时还得考虑到服务如何接续,能否中止!
  2)增加WWW服务器,让多台服务器来完成相同的服务。
  第二种方法就是服务器集群,简而言之,就是一组相互独立的服务器在网络中表现为单一的系统,并以单一系统的模式加以管理。此单一系统为客户工作站提供高可靠性的服务。一个服务器集群包含多台拥有共享数据存储空间的服务器,各服务器之间通过内部局域网进行相互通信;当其中一台服务器发生故障时,它所运行的应用程序将由其他的服务器自动接管;在大多数情况下,集群中所有的计算机都拥有一个共同的名称,集群系统内任意一台服务器都可被所有的网络用户所使用。在集群系统中运行的服务器并不一定是高档产品,但服务器的集群却可以提供相当高性能的不停机服务;每一台服务器都可承担部分计算任务,并且由于群集了多台服务器的性能,因此,整体系统的计算能力将有所提高;同时,每台服务器还能承担一定的容错任务,当其中某台服务器出现故障时,系统可以在专用软件的支持下将这台服务器与系统隔离,并通过各服务器之间的负载转移机制实现新的负载平衡,同时向系统管理员发出报警信号。
  目前,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。
  在集群系统中,所有的计算机拥有一个共同的名称,集群内任一系统上运行的服务可被所有的网络客户所使用。集群必须可以协调管理各分离组件的错误和失败,并可透明的向集群中加入组件。用户的公共数据被放置到了共享的磁盘柜中,应用程序被安装到了所有的服务器上,也就是说,在集群上运行的应用需要在所有的服务器上安装一遍。当集群系统在正常运转时,应用只在一台服务器上运行,并且只有这台服务器才能操纵该应用在共享磁盘柜上的数据区,其它的服务器监控这台服务器,只要这台服务器上的应用停止运行(无论是硬件损坏、操作系统死机、应用软件故障,还是人为误操作造成的应用停止运行),其它的服务器就会接管这台服务器所运行的应用,并将共享磁盘柜上的相应数据区接管过来。其接管过程如下图所示(以应用A为例):
  1.应用A正常工作时;
  2.应用A停止工作后,其它的备用服务器将该应用接管过来。
  具体接管过程分三部执行:
  a.系统接管
  b.加载应用
  c.客户端连接
  集群系统的优势在于以下几点:
  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。
  集群系统的不足之处在于:
  我们知道集群中的应用只在一台服务器上运行,如果这个应用出现故障,其它的某台服务器会重新启动这个应用,接管位于共享磁盘柜上的数据区,进而使应用重新正常运转。我们知道整个应用的接管过程大体需要三个步骤:侦测并确认故障、后备服务器重新启动该应用、接管共享的数据区。因此在切换的过程中需要花费一定的时间,原则上根据应用的大小不同切换的时间也会不同,越大的应用切换的时间越长。