集群Cluster
1. 什么是集群
计算机集群简称集群，是一种计算机系统，它通过一组松散集成的计算机软件(和/或)硬件连接起来高度紧密地协作完成计算工作。在某种意义上，他们可以被看作是一台计算机。集群系统中的单个计算机通常称为节点，通常通过局域网连接，但也有其它的可能连接方式。集群计算机通常用来改进单个计算机的计算速度(和/或)可靠性。一般情况下集群计算机比单个计算机，工作站或超级计算机性能价格比要高得多。
集群就是一组相互独立的计算机，通过高速的网络组成一个计算机系统，每个集群节点都是运行其自己进程的一个独立服务器。对网络用户来讲，网站后端就是一个单一的系统，协同起来向用户提供系统资源，系统服务。通过网络连接组合成一个组合来共同完一个任务。
2. 集群的分类
2.1 负载均衡集群（Load balancing clusters）
负载均衡集群为企业提供了更为实用，性价比更高的系统架构解决方案。负载均衡集群把很多客户集中访问的请求负载压力尽可能平均的分摊到计算机集群中处理。客户请求负载通常包括"应用程度处理负载"和"网络流量负载"。这样的系统非常适合向使用同一组应用程序为大量用户提供服务。每个节点都可以承担一定的访问请求负载压力，并且可以实现访问请求在各节点之间动态分配，以实现负载均衡。
负载均衡运行时，一般通过一个或多个前端负载均衡器将客户访问请求分发到后端一组服务器上，从而达到整个系统的高性能和高可用性。这样计算机集群有时也被称为服务器群。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。
负载均衡集群的作用：
分担访问流量（负载均衡）
保持业务的连续性（高可用性）
2.2 高可用性集群（High-availability clusters）
一般是指当集群中的任意一个节点失效的情况下，节点上的所有任务自动转移到其他正常的节点上，并且此过程不影响整个集群的运行，不影响业务的提供。
类似是集群中运行着两个或两个以上的一样的节点，当某个主节点出现故障的时候，那么其他作为从节点的节点就会接替主节点上面的任务。从节点可以接管主节点的资源（IP地址，架构身份等），此时用户不会发现提供服务的对象从主节点转移到从节点。
高可用性集群的作用：
当一个机器宕机另一台进行接管。
比较常用的高可用集群开源软件有：keepalive，heardbeat
2.3 高性能计算集群（High-perfomance clusters）
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儿提高计算能力，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HPCcluster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会影响到其它节点计算结果的情况。
3.集群的优势
1.透明性
如果一部分服务器宕机了业务不受影响，一般耦合度没有那么高，依赖关系没有那么高。比如NFS服务器宕机了其他就挂载不了了，这样依赖性太强。
如何高效地使得由多个独立计算机组成的松藕合的集群系统构成一个虚拟服务器；客户端应用程序与集群系统交互时，就像与一台高性能、高可用的服务器交互一样，客户端无须作任何修改。部分服务器的切入和切出不会中断服务，这对用户也是透明的。
2.高性能
访问量增加，能够轻松扩展。
性能要接近线性加速，这需要设计很好的软硬件的体系结构，消除系统可能存在的瓶颈。将负载较均衡地调度到各台服务器上。
3.可管理性
整个系统可能在物理上很大，要使集群系统变得易管理，就像管理一个单一映像系统一样。在理想状况下，软硬件模块的插入能做到即插即用（Plug & Play）。
4.可编程性
在集群系统上，容易开发应用程序，门户网站会要求这个。
4. 集群实现的方式
主从方式 （非对称方式）
工作原理：主机工作，备机处于监控准备状况；当主机宕机时，备机接管主机的一切工作，待主机恢复正常后，按使用者的设定以自动或手动方式将服务切换到主机上运行，数据的一致性通过共享存储系统解决。
双机双工方式（互备互援）
工作原理：两台主机同时运行各自的服务工作且相互监测情况，当任一台主机宕机时，另一台主机立即接管它的一切工作，保证工作实时，应用服务系统的关键数据存放在共享存储系统中。
集群工作方式（多服务器互备方式）
工作原理：多台主机一起工作，各自运行一个或几个服务，各为服务定义一个或多个备用主机，当某个主机故障时，运行在其上的服务就可以被其它主机接管
5. 正向代理
正向代理类似一个跳板机，代理访问外部资源。比如我是一个用户，我访问不了某网站，但是我能访问一个代理服务器，这个代理服务器呢,他能访问那个我不能访问的网站，于是我先连上代理服务器,告诉他我需要那个无法访问网站的内容，代理服务器去取回来,然后返回给我。从网站的角度，只在代理服务器来取内容的时候有一次记录，有时候并不知道是用户的请求，也隐藏了用户的资料，这取决于代理告不告诉网站。
6. 反向代理
反向代理（Reverse Proxy）实际运行方式是指以代理服务器来接受internet上的连接请求，然后将请求转发给内部网络上的服务器，并将从服务器上得到的结果返回给internet上请求连接的客户端，此时代理服务器对外就表现为一个服务器。
反向代理的作用：
（1）保证内网的安全，可以使用反向代理提供WAF功能，阻止web攻击。大型网站，通常将反向代理作为公网访问地址，Web服务器是内网。
（2）负载均衡，通过反向代理服务器来优化网站的负载
7. 透明代理
客户端向真实服务器发起连接，代理机冒充服务器与客户端建立连接，并以客户端ip与真实服务器建立连接进行代理转发。因此对于客户端与服务器来说，代理机都是透明的。
TCP代理服务器可以隐藏背后真正TCP服务器
如此便可以起到保护真正TCP服务器的作用。由于TCP代理服务器工作于应用层，所以，黑客对应用层以下级别的协议栈的攻击（比如TCP半连接攻击）就无法穿过TCP代理服务器，这样，即使TCP代理服务器挂了，我们真正的TCP服务器仍然可以正常运行。当然，如果黑客是针对应用层进行攻击的，这时，代理服务器就不起作用的。
保护TCP服务器免受应用层以下级别的协议栈攻击
当黑客攻击应用层以下级别的协议栈，我们可以在真正的TCP服务器前面部署N个代理服务器，并将它们分布于不同的地方，这样，当其中一个代理服务器因为遭遇攻击而挂掉时，受影响的只是连接到这台代理服务器的用户，而其它的代理服务器上的用户仍然是正常被服务的，就像下面这样：
