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手把手让你了解linux上集群原理篇【图解】

作者 佚名技术 来源 Linux系统 浏览 发布时间 2012-04-15

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随着Internet技术的迅猛发展,网络技术、性能的不断提高,高可伸缩性、高可用性、可管理性、价格有效性的网络服务技术将成为网络服务技术的主导.各种平台下的技术方案应运而生.本文试图以一篇完整的理论 实践性的文字来介绍如何在优秀的开源操作系统Linux下创建低成本、高性能、高可用的服务集群系统(也叫集群系统),希望通过笔者努力,让您对集群有一定的了解.

集群的起源: 集群并不是一个全新的概念,其实早在七十年代计算机厂商和研究机构就开始了对集群系统的研究和开发.主要用于科学工程计算,这些系统并不为大家所熟知.直到Linux集群的出现,集群的概念才得以广为传播. 对集群的研究起源于集群系统的良好的性能可扩展性(scalability).提高CPU主频和总线带宽是最初提供计算机性能的主要手段.但是这一手段对系统性能的提供是有限的.接着人们通过增加CPU个数和内存容量来提高性能,于是出现了向量机,对称多处理机(SMP)等.但是当CPU的个数超过某一阈值,象SMP这些多处理机系统的可扩展性就变的极差.主要瓶颈在于CPU访问内存的带宽并不能随着CPU个数的增加而有效增长.与SMP相反,集群系统的性能随着CPU个数的增加几乎是线性变化的. 几种计算机系统的可扩展性:

集群系统的优点并不仅在于此.下面列举了集群系统的主要优点:
  1. 高可扩展性:如上所述.
  2. 高可用性:集群中的一个节点失效,它的任务可以传递给其他节点.可以有效防止单点失效.
  3. 高性能:负载平衡集群允许系统同时接入更多的用户.
  4. 高性价比:可以采用廉价的符合工业标准的硬件构造高性能的系统.


集群类型

最常见的三种集群类型包括:

负载均衡集群: LB: load balancing

高可用性集群: HA:High Availability

高性能也叫科学集群:HP : High Performance






负载均衡集群 (LB:load balancing)

负载均衡集群为企业需求提供了更实用的系统.如名称所暗示的,该系统使负载可以在计算机集群中尽可能平均地分摊处理.该负载可能是需要均衡的应用程序处理负载或网络流量负载.这样的系统非常适合于运行同一组应用程序的大量用户.每个节点都可以处理一部分负载,并且可以在节点之间动态分配负载,以实现平衡.对于网络流量也是如此.通常,网络服务器应用程序接受了太多入网流量,以致无法迅速处理,这就需要将流量发送给在其它节点上运行的网络服务器应用.还可以根据每个节点上不同的可用资源或网络的特殊环境来进行优化.


高可用性集群 (HA:High Availability)

高可用性集群的出现是为了使集群的整体服务尽可能可用,以便考虑计算硬件和软件的易错性.如果高可用性集群中的主节点发生了故障,那么这段时间内将由次节点代替它.次节点通常是主节点的镜像,当它代替主节点时,它可以完全接管其身份,并且因此使系统环境对于用户是一致的.

在集群的这三种基本类型之间,经常会发生混合与交杂.于是,可以发现高可用性集群也可以在其节点之间均衡用户负载,同时仍试图维持高可用性程度.同样,可以从要编入应用程序的集群中找到一个并行集群,它可以在节点之间执行负载均衡.尽管集群系统本身独立于它在使用的软件或硬件,但要有效运行系统时,硬件连接将起关键作用.


高性能集群 (HP :High Performance )

通常,第一种涉及为集群开发并行编程应用程序,以解决复杂的科学问题.这是并行计算的基础,尽管它不使用专门的并行超级计算机,这种超级计算机内部由十至上万个独立处理器组成.但它却使用商业系统,如通过高速连接来链接的一组单处理器或双处理器 PC,并且在公共消息传递层上进行通信以运行并行应用程序.因此,您会常常听说又有一种便宜的 Linux 超级计算机问世了.但它实际是一个计算机集群,其处理能力与真的超级计算机相等,通常一套象样的集群配置开销要超过 $100,000.这对一般人来说似乎是太贵了,但与价值上百万美元的专用超级计算机相比还算是便宜的.

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