菜鳥學習Linux叢集之概念篇

前兩天學習了叢集的應用，簡單總結下：叢集並不是很高深難懂的知識，只要掌握其原理，那麼實現起來並不是很困難。下面我們一起來簡單學習下叢集。
什麼是叢集？
 
叢集或者說是群集：其目的是為了實現將多台電腦群組合以來完成特定的任務，比如天氣預報，大型網路遊戲，這些都需要很大的運算量，單台電腦實現成本太高，而且不顯示。那麼就需要通過叢集的方式，將廢棄的或者正在使用的電腦聯合起來，結合整體的力量來解決這些問題。
叢集的類型大致分為三類：
1.LB Load Balancing（負載平衡叢集）
2.HA High Availability（高可用性設定組群）
3.HP High Performance（高效能叢集）
簡單說明下這三種類型的叢集：
1. 負載平衡型的叢集目的是為了提高服務的並發能力，比如三台WEB伺服器組合成一個叢集，我們就需要用這種類型的叢集來實現負載平衡，既讓這三台WEB伺服器的負載平均一些，不至於有很閒置伺服器。
2. 高可用性的叢集目的是為了提供7*24小時服務的能力，通過提供冗餘伺服器，來防止宏機造成的服務中斷
3. 高效能叢集目的是為了在短期內解決大量複雜的計算，常見的天氣預報系統，科學勘探，人口普查等等
同時，叢集提供了非常好的擴充/縮減性非常，可以方便的增加或者減少伺服器。
叢集實現的方式
LB負載平衡
F5(硬體)
lvs
haproxy
HA 高可用
Heartbeat ***目前分類成幾個小項目
corosync+openais: RHCS ***REDHAT6.0目前使用的，它的可配置，可共用性優於上面的
ultramokey
keepalive
HP高效能
bowerful
============================分 割 線======================================
下面我們來詳細的介紹下負載平衡叢集和高可用叢集的實現原理
負載平衡叢集
————負載平衡其實就是一個樂隊的指揮，指揮下面的樂隊

為了實現負載平衡，我們需要一個前端的負載平衡器---------Direcor轉寄伺服器（或者專業的硬體），通過它來接受用戶端的請求，把這些請求來轉寄給後方的伺服器。在這個轉寄的過程中，根據後方伺服器的負載情況（通過演算法）平均分配，以實現負載平衡。
上面說了，可以通過構架專用的伺服器來實現負載平衡器的作用，那麼通過什麼軟體來實現這個服務呢？
主要有兩種：
1. LVS Linux Virtual Server LVS是由國人章文嵩開發的開源叢集軟體，是目前廣泛使用的叢集軟體之一。
2. haproxy
LVS經過最佳化能夠提供接近於硬體的效能，而且開源所以使用很多。但是當Director這台主機當機了，整個叢集就失效了，這就是單點故障，所以我們需要通過另一種叢集的組合來實現叢集的功能。
好處：
1.實現負載平衡
2.能過提供類似高可用的功能，比如第一台WEB伺服器當機了，通過演算法將請求轉到第二台
3.能夠非常容易擴充，便捷的擴充性，很容易增加主機
高可用叢集
—————認為哪個地方不會出錯，它就出錯----莫非定律

上面說了，高可用叢集就是為了可以提供7*24小時線上服務的能力，那麼完成這樣的需求都需要什麼呢？
完成高可用叢集需要:
1.服務一旦發生故障，服務就轉移到另一台伺服器
假設伺服器A有一顆“心臟“，在它正在提供服務的時候，剩餘兩台伺服器通過探測它的”心跳“來確認它是否還”活著“，如果“心跳”停止了，那麼立刻再監聽一次，如果這次“心跳”仍然是停止的，那麼立刻頂替上去提供服務
2.資料同步
資料同步的實現方式：
1）通過類似NFS的共用服務，但是NFS也需要網路傳輸，效率比較低
2）通過某種機制（檔案同步rsync），將A節點改變的內容發給B節點.
# Rsync是一個命令，不過現在有專業的工具，通過rsync server來實現同步資料。它的效率比較高，但是缺點是檔案必須存兩份。
上面的都是在檔案層級實現同步，效率不高，但是比NFS高多了，缺點是資料村兩份
3) DRBD：在核心中基於塊層級的共用，類似於rsync比rsync工作層級更低的，效率更高的解決方案，而且新版本的核心已經做進核心，廉價
4）使用專業層級的SAN ，通過光纖來同步塊裝置，（存放區域網路）這種儲存的層級非常高，通過塊裝置。
但是資料同步存在一個問題：
A節點很忙，B認為A當機了，就搶過服務，而A並沒有當機，這樣A也搶服務，這樣A,B同時讀寫共用檔案系統同一個檔案，造成檔案系統崩潰

解決這種問題的方法：
B搶過服務後，B（通過電源交換器）直接將A關閉。當然還有其他的實現方法。
上述只是一種說明，真是情況超過100個節點，心跳探測是通過廣播的方式通告，一旦沒有廣播，就判定那個節點死亡了，這樣就造成了幾十個節點爭奪服務的情況，就需要其他的機制來限制這種爭奪，比如排隊，誰在最前，誰頂替，其他的繼續監聽，當然還有其他的方法。
高效能叢集
類似於LVS，但是它的前端，是把請求分成N個小任務，給後方不同的主機處理，處理的結果返回給前端

它通過bowerfull這個軟體來實現，這裡不作過多說明，因為我們不學這個………
它適用於線上量比較大的網站，遊戲，雲端運算等領域等需要短時間內完成大量複雜運算的領域。
 
下篇介紹LVS的原理，演算法以及簡單實現~謝謝觀看
作者“Dean的Linux”