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Linux服務(wù)器集群系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案解析

發(fā)布時間: 2012/9/11 19:34:55

一、集群的基本概念

　　有一種常見的方法可以大幅提高服務(wù)器的安全性，這就是集群。

　　Cluster集群技術(shù)可如下定義:一組相互獨(dú)立的服務(wù)器在網(wǎng)絡(luò)中表現(xiàn)為單一的系統(tǒng)，并以單一系統(tǒng)的模式加以管理。此單一系統(tǒng)為客戶工作站提供高可靠性的服務(wù)。

　　大多數(shù)模式下，集群中所有的計算機(jī)擁有一個共同的名稱，集群內(nèi)任一系統(tǒng)上運(yùn)行的服務(wù)可被所有的網(wǎng)絡(luò)客戶所使用。Cluster必須可以協(xié)調(diào)管理各分離的組件的錯誤和失敗，并可透明地向Cluster中加入組件。

　　一個Cluster包含多臺(至少二臺)擁有共享數(shù)據(jù)存儲空間的服務(wù)器。任何一臺服務(wù)器運(yùn)行一個應(yīng)用時，應(yīng)用數(shù)據(jù)被存儲在共享的數(shù)據(jù)空間內(nèi)。每臺服務(wù)器的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序文件存儲在其各自的本地儲存空間上。

　　Cluster內(nèi)各節(jié)點(diǎn)服務(wù)器通過一內(nèi)部局域網(wǎng)相互通訊。當(dāng)一臺節(jié)點(diǎn)服務(wù)器發(fā)生故障時，這臺服務(wù)器上所運(yùn)行的應(yīng)用程序?qū)⒃诹硪还?jié)點(diǎn)服務(wù)器上被自動接管。當(dāng)一個應(yīng)用服務(wù)發(fā)生故障時，應(yīng)用服務(wù)將被重新啟動或被另一臺服務(wù)器接管。當(dāng)以上任一故障發(fā)生時，客戶將能很快連接到新的應(yīng)用服務(wù)上。

　　二、集群的硬件配置

　　鏡像服務(wù)器雙機(jī)

　　集群中鏡像服務(wù)器雙機(jī)系統(tǒng)是硬件配置最簡單和價格最低廉的解決方案，通常鏡像服務(wù)的硬件配置需要兩臺服務(wù)器，在每臺服務(wù)器有獨(dú)立操作系統(tǒng)硬盤和數(shù)據(jù)存貯硬盤，每臺服務(wù)器有與客戶端相連的網(wǎng)卡，另有一對鏡像卡或完成鏡像功能的網(wǎng)卡。

　　鏡像服務(wù)器具有配置簡單，使用方便，價格低廉諸多優(yōu)點(diǎn)，但由于鏡像服務(wù)器需要采用網(wǎng)絡(luò)方式鏡像數(shù)據(jù)，通過鏡像軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步，因此需要占用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的CPU及內(nèi)存資源，鏡像服務(wù)器的性能比單一服務(wù)器的性能要低一些。

　　有一些鏡像服務(wù)器集群系統(tǒng)采用內(nèi)存鏡像的技術(shù)，這個技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是所有的應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)在兩臺服務(wù)器上鏡像同步，當(dāng)主機(jī)出現(xiàn)故障時，備份機(jī)可以在幾乎沒有感覺的情況下接管所有應(yīng)用程序。因?yàn)閮蓚€服務(wù)器的內(nèi)存完全一致，但當(dāng)系統(tǒng)應(yīng)用程序帶有缺陷從而導(dǎo)致系統(tǒng)宕機(jī)時，兩臺服務(wù)器會同步宕機(jī)。這也是內(nèi)存鏡像卡或網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步，在大數(shù)據(jù)量讀寫過程中兩臺服務(wù)器在某些狀態(tài)下會產(chǎn)生數(shù)據(jù)不同步，因此鏡像服務(wù)器適合那些預(yù)算較少、對集群系統(tǒng)要求不高的用戶。

　　硬件配置范例:

　　網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器兩臺服務(wù)器操作系統(tǒng)硬盤兩塊

　　服務(wù)器數(shù)據(jù)存貯硬盤視用戶需要確定

　　服務(wù)器鏡像卡(部分軟件可使用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)卡) 兩塊

　　網(wǎng)絡(luò)服務(wù)網(wǎng)卡兩塊三、雙機(jī)與磁盤陣列

　　與鏡像服務(wù)器雙機(jī)系統(tǒng)相比，雙機(jī)與磁盤陣列柜互聯(lián)結(jié)構(gòu)多出了第三方生產(chǎn)的磁盤陣列柜，目前，豪威公司、精業(yè)公司等許多公司都生產(chǎn)有磁盤陣列柜，在磁盤陣列柜中安裝有磁盤陣列控制卡，陣列柜可以直接將柜中的硬盤配置成為邏輯盤陣。磁盤陣列柜通過SCSI電纜與服務(wù)器上普通SCSI卡相連，系統(tǒng)管理員需直接在磁盤柜上配置磁盤陣列。

　　雙機(jī)與磁盤陣列柜互聯(lián)結(jié)構(gòu)不采用內(nèi)存鏡像技術(shù)，因此需要有一定的切換時間(通常為60?D?D180秒)，它可以有郊的避免由于應(yīng)用程序自身的缺陷導(dǎo)致系統(tǒng)全部宕機(jī)，同時由于所有的數(shù)據(jù)全部存貯在中置的磁盤陣列柜中，當(dāng)工作機(jī)出現(xiàn)故障時，備份機(jī)接替工作機(jī)，從磁盤陣列中讀取數(shù)據(jù)，所以不會產(chǎn)生數(shù)據(jù)不同步的問題，由于這種方案不需要網(wǎng)絡(luò)鏡像同步，因此這種集群方案服務(wù)器的性能要比鏡像服務(wù)器結(jié)構(gòu)高出很多。

　　雙機(jī)與磁盤陣列柜互聯(lián)結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是在系統(tǒng)當(dāng)中存在單點(diǎn)錯的缺陷，所謂單點(diǎn)錯是指當(dāng)系統(tǒng)中某個部件或某個應(yīng)用程序出現(xiàn)故障時，導(dǎo)致所有系統(tǒng)全部宕機(jī)。在這個系統(tǒng)中磁盤陣列柜是會導(dǎo)致單點(diǎn)錯，當(dāng)磁盤陣列柜出現(xiàn)邏輯或物理故障時，所有存貯的數(shù)據(jù)會全部丟失，因此，在選配這種方案時，需要選用一個品質(zhì)與售后服務(wù)較好的產(chǎn)品。

　　硬件配置范例:

　　網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器兩臺

　　服務(wù)器操作系統(tǒng)硬盤兩塊

　　第三方生產(chǎn)的磁盤陣列柜一臺

　　磁盤柜專用SCSI電線兩根

　　磁盤陣列柜數(shù)據(jù)存貯硬盤視用戶需求確定

　　網(wǎng)絡(luò)服務(wù)網(wǎng)卡兩塊

　　除此之外，一些廠商還有更優(yōu)秀的技術(shù)的解決方案，比如 HP

　　三、HP雙機(jī)雙控容錯系統(tǒng)

　　HP NetServer為雙機(jī)雙控容錯系統(tǒng)提供了高品質(zhì)和高可靠的硬件基礎(chǔ)……

　　HP雙機(jī)雙控容錯系統(tǒng)結(jié)合了HP服務(wù)器產(chǎn)品的安全可靠性與Cluster技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，相互配合二者的優(yōu)勢。

　　硬件配置范例:

　　HP L系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器兩臺

　　服務(wù)器操作系統(tǒng)硬盤兩塊

　　HP硬盤存貯柜(SS/6，RS/8，RS/12) 一臺

　　磁盤柜專用SCSI集群適配電纜兩根

　　磁盤柜數(shù)據(jù)存貯硬盤視用戶需求確定

　　HP集群專用陣列卡兩塊

　　網(wǎng)絡(luò)服務(wù)網(wǎng)卡兩塊五、HP光纖通道雙機(jī)雙控集群系統(tǒng)

　　光纖通道是一種連接標(biāo)準(zhǔn)，可以作為SCSI的一種替代解決方案，光纖技術(shù)具有高帶寬、抗電磁干擾、傳輸距離遠(yuǎn)、質(zhì)量高、擴(kuò)展能力強(qiáng)等特性，目前在FC-AL仲裁環(huán)路上可接入126個設(shè)備。

　　光纖設(shè)備提供了多種增強(qiáng)的連接技術(shù)，大大方便了用戶使用。服務(wù)器系統(tǒng)可以通過光纜遠(yuǎn)程連接，最大可跨越10公里的距離。它允許鏡像配置，這樣可以改善系統(tǒng)的容錯能力。服務(wù)器系統(tǒng)的規(guī)模將更加靈活多變。SCSI每條通道最多可連接15個設(shè)備，而光纖仲裁環(huán)路最多可以連接126個設(shè)備。

　　光纖集群系統(tǒng)組成:

　　HP光纖集群系統(tǒng)硬件設(shè)備包括有兩臺HP服務(wù)器(需支持光纖卡，目前有LC2000、LH3000、LH4、 LH6000、LT6000、LXr8000、LXR8500)及光纖適配卡，可以使用RS/12FC光纖磁盤陣列柜，需另加一對或兩對網(wǎng)卡用于心跳檢測和與客戶端連接。在配置過程中還需另外選配光纖卡到光纖存貯設(shè)備的光纖電纜。硬件配置:

　　HPL系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器兩臺

　　服務(wù)器操作系統(tǒng)硬盤兩塊

　　HP光纖陣列存貯柜(RS/12FC) 一臺

　　光纖磁盤柜專用光纖電纜兩根

　　光纖磁盤柜數(shù)據(jù)存貯硬盤視用戶需求確定

　　HP光纖適配卡兩塊

　　網(wǎng)絡(luò)服務(wù)網(wǎng)卡兩塊

　　四、集群的軟件配置

　　基于NT平臺的集群軟件

　　Microsoft的MSCS，也有許多第三方的專業(yè)軟件公司開發(fā)的集群軟件，如豪威的DATAWARE，VIN CA公司的STANDBY SERVER，NSI公司的DOUBLE-TAKE

　　MS WolfPack的特點(diǎn)

　　MS WolfPack是MS Cluster server的別稱，是微軟針對Cluster技術(shù)研制開發(fā)的雙機(jī)軟件。它集成在NT SERVER上，支持由二臺機(jī)器組成的雙機(jī)系統(tǒng)，提供一種高可用且易管理的應(yīng)用環(huán)境。