集群（Cluster）是由兩臺或多臺節(jié)點機（服務器）構成的一種松散耦合的計算節(jié)點集合，為用戶提供網(wǎng)絡服務或應用程序(包括數(shù)據(jù)庫、Web服務和文件服務等)的單一客戶視圖，同時提供接近容錯機的故障恢復能力。集群系統(tǒng)一般通過兩臺或多臺節(jié)點服務器系統(tǒng)通過相應的硬件及軟件互連，每個群集節(jié)點都是運行其自己進程的獨立服務器。這些進程可以彼此通信，對網(wǎng)絡客戶機來說就像是形成了一個單一系統(tǒng)，協(xié)同起來向用戶提供應用程序、系統(tǒng)資源和數(shù)據(jù)。除了作為單一系統(tǒng)提供服務，集群系統(tǒng)還具有恢復服務器級故障的能力。集群系統(tǒng)還可通過在集群中繼續(xù)增加服務器的方式，從內部增加服務器的處理能力，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、高性能計算科學集群：

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

機相等，并且具有優(yōu)良的性價比。

2、負載均衡集群：

負載均衡集群為企業(yè)需求提供更實用的系統(tǒng)。該系統(tǒng)使各節(jié)點的負載流量可以在服務器集群中盡可能平均合理地分攤處理。該負載需要均衡計算的應用程序處理端口負載或網(wǎng)絡流量負載。這樣的系統(tǒng)非常適合于運行同一組應用程序的大量用戶。每個節(jié)點都可以處理一部分負載，并且可以在節(jié)點之間動態(tài)分配負載，以實現(xiàn)平衡。對于網(wǎng)絡流量也如此。通常，網(wǎng)絡服務器應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。負載均衡算法還可以根據(jù)每個節(jié)點不同的可用資源或網(wǎng)絡的特殊環(huán)境來進行優(yōu)化。

3、高可用性集群：

為保證集群整體服務的高可用，考慮計算硬件和軟件的容錯性。如果高可用性群集中的某個節(jié)點發(fā)生了故障，那么將由另外的節(jié)點代替它。整個系統(tǒng)環(huán)境對于用戶是一致的。實際應用的集群系統(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：

科學計算集群：

1、Beowulf

當談到 Linux 集群時，許多人的第一反映是 Beowulf。那是最著名的 Linux科學軟件集群系統(tǒng)。實際上，它是一組適用于在 Linux 內核上運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"(PVM)，對 Linux 內核的修改，以允許結合幾個以太網(wǎng)接口、高性能網(wǎng)絡驅動器，對虛擬內存管理器的更改，以及分布式進程間通信 (DIPC) 服務。公共全局進程標識空間允許使用 DIPC 機制從任何節(jié)點訪問任何進程。

2、MOSIX

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

負載均衡/高可用性集群

3、LVS（Linux Virtual Server）

它是一個負載均衡/高可用性集群，主要針對大業(yè)務量的網(wǎng)絡應用（如新聞服務、網(wǎng)上銀行、電子商務等）。

LVS是建立在一個主控服務器(通常為雙機)（director）及若干真實服務器（real-server）所組成的集群之上。real-server負責實際提供服務，主控服務器根據(jù)指定的調度算法對real-server進行控制。而集群的結構對于用戶來說是透明的，客戶端只與單個的IP（集群系統(tǒng)的虛擬IP）進行通信，也就是說從客戶端的視角來看，這里只存在單個服務器。

Real-server可以提供眾多服務，如ftp, http, dns, telnet, nntp, smtp 等。主控服務器負責對Real-Server進行控制。客戶端在向LVS發(fā)出服務請求時，Director會通過特定的調度算法來指定由某個Real-Server來應答請求，而客戶端只與Load Balancer的IP（即虛擬IP，VIP）進行通信。

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，服務器開發(fā)商都提供了系統(tǒng)級的集群產品，最典型的是各類雙機系統(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)缺點描述

1、 出現(xiàn)任何故障，如：硬盤、內存、CPU、主板、I/O板以及電源故障，運行在這臺服務器上的應用就會切換到其它的服務器上。

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

3、集群系統(tǒng)可以解決人為失誤造成的應用系統(tǒng)停止工作的情況，例如，當管理員對某臺服務器操作不當導致該服務器停機，因此運行在這臺服務器上的應用系統(tǒng)也就停止了運行。由于集群是對應用進行監(jiān)控，因此其它的相關服務器就會接管這個應用。

集群系統(tǒng)的不足之處在于：

我們知道集群中的應用只在一臺服務器上運行，如果這個應用出現(xiàn)故障，其它的某臺服務器會重新啟動這個應用，接管位于共享磁盤柜上的數(shù)據(jù)區(qū)，進而使應用重新正常運轉。我們知道整個應用的接管過程大體需要三個步驟：偵測并確認故障、后備服務器重新啟動該應用、接管共享的數(shù)據(jù)區(qū)。因此在切換的過程中需要花費一定的時間，原則上根據(jù)應用的大小不同切換的時間也會不同，越大的應用切換的時間越長。

網(wǎng)站欄目：什么服務器集群？集群服務器有什么優(yōu)缺點?
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