Linux 伺服器叢集系統實現方案詳解

一、 叢集 的基本概念

　　有一種常見的方法可以大幅提高伺服器的安全性，這就是叢集。

　　Cluster叢集技術可如下定義：一組相互獨立的伺服器在網路中表現為單一的系統，並以單一系統的模式加以管理。此單一系統為客戶工作站提供高可靠性的服務。 

大多數模式下，叢集中所有的電腦擁有一個共同的名稱，叢集內任一系統上啟動並執行服務可被所有的網路客戶所使用。Cluster必須可以協調管理各分離的組件的錯誤和失敗，並可透明地向Cluster中加入組件。

　　一個Cluster包含多台（至少二台）擁有共用資料存放區空間的伺服器。任何一台伺服器運行一個應用時，應用資料被儲存在共用的資料空間內。每台伺服器的作業系統和應用程式檔案儲存在其各自的本地儲存空間上。

　　Cluster內各節點伺服器通過一內部區域網路相互連訊。當一台節點伺服器發生故障時，這台伺服器上所啟動並執行應用程式將在另一節點伺服器上被自動接管。當一個應用服務發生故障時，應用服務將被重新啟動或被另一台伺服器接管。當以上任一故障發生時，客戶將能很快串連到新的應用服務上。

　　二、叢集的硬體設定

　　鏡像伺服器雙機

　　叢集中鏡像伺服器雙機系統是硬體設定最簡單和價格最低廉的解決方案，通常鏡像服務的硬體設定需要兩台伺服器，在每台伺服器有獨立作業系統硬碟和資料存貯硬碟，每台伺服器有與用戶端相連的網卡，另有一對鏡像卡或完成鏡像功能的網卡。

　　鏡像伺服器具有配置簡單，使用方便，價格低廉諸多優點，但由於鏡像伺服器需要採用網路方式鏡像資料，通過鏡像軟體實現資料的同步，因此需要佔用網路伺服器的CPU及記憶體資源，鏡像伺服器的效能比單一伺服器的效能要低一些。

　　有一些鏡像伺服器叢集系統採用記憶體鏡像的技術，這個技術的優點是所有的應用程式和網路作業系統在兩台伺服器上鏡像同步，當主機出現故障時，備份機可以在幾乎沒有感覺的情況下接管所有應用程式。因為兩個伺服器的記憶體完全一致，但當系統應用程式帶有缺陷從而導致系統宕機時，兩台伺服器會同步宕機。這也是記憶體鏡像卡或網卡實現資料同步，在大資料量讀寫過程中兩台伺服器在某些狀態下會產生資料不同步，因此鏡像伺服器適合那些預算較少、對叢集系統要求不高的使用者。

　　硬體設定範例：

　　網路伺服器 兩台伺服器作業系統硬碟 兩塊

　　伺服器資料存貯硬碟 視使用者需要確定

　　伺服器鏡像卡（部分軟體可使用標準網卡） 兩塊

　　網路服務網卡 兩塊三、雙機與磁碟陣列

　　與鏡像伺服器雙機系統相比，雙機與磁碟陣列櫃互連接構多出了第三方生產的磁碟陣列櫃，目前，豪威公司、精業公司等許多公司都生產有磁碟陣列櫃，在磁碟陣列櫃中安裝有磁碟陣列控制卡，陣列櫃可以直接將櫃中的硬碟配置成為邏輯盤陣。磁碟陣列櫃通過SCSI電纜與伺服器上普通SCSI卡相連，系統管理員需直接在磁碟柜上配置磁碟陣列。

　　雙機與磁碟陣列櫃互連接構不採用記憶體鏡像技術，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於應用程式自身的缺陷導致系統全部宕機，同時由於所有的資料全部存貯在中置的磁碟陣列櫃中，當工作機出現故障時，備份機接替工作機，從磁碟陣列中讀取資料，所以不會產生資料不同步的問題，由於這種方案不需要網路鏡像同步，因此這種叢集方案伺服器的效能要比鏡像伺服器結構高出很多。

　　雙機與磁碟陣列櫃互連接構的缺點是在系統當中存在單點錯的缺陷，所謂單點錯是指當系統中某個組件或某個應用程式出現故障時，導致所有系統全部宕機。在這個系統中磁碟陣列櫃是會導致單點錯，當磁碟陣列櫃出現邏輯或物理故障時，所有存貯的資料會全部丟失，因此，在選配這種方案時，需要選用一個品質與售後服務較好的產品。

　　硬體設定範例：

　　網路伺服器 兩台

　　伺服器作業系統硬碟 兩塊

　　第三方生產的磁碟陣列櫃 一台

　　磁碟櫃專用SCSI電線 兩根

　　磁碟陣列櫃資料存貯硬碟 視使用者需求確定

　　網路服務網卡 兩塊

　　除此之外，一些廠商還有更優秀的技術的解決方案，比如 HP.

四、HP雙機雙控容錯系統

　　HP NetServer為雙機雙控容錯系統提供了高品質和高可靠的硬體基礎……

　　HP雙機雙控容錯系統結合了HP伺服器產品的安全可靠性與Cluster技術的優點，相互配合二者的優勢。

　　硬體設定範例：

　　HP L系統的網路伺服器 兩台

伺服器作業系統硬碟 兩塊

　　HP硬碟存貯櫃（SS/6，RS/8，RS/12） 一台

　　磁碟櫃專用SCSI叢集適配電纜 兩根

　　磁碟櫃資料存貯硬碟 視使用者需求確定

　　HP叢集專用陣列卡 兩塊

　　網路服務網卡 兩塊五、HP光纖通道雙機雙控叢集系統

　　光纖通道是一種串連標準，可以作為SCSI的一種替代解決方案，光纖技術具有高頻寬、抗電磁幹擾、傳輸距離遠、品質高、擴充能力強等特性，目前在FC-AL仲裁環路上可接入126個裝置。

　　光纖裝置提供了多種增強串連技術，大大方便了使用者使用。伺服器系統可以通過光纜遠端連線，最大可跨越10公裡的距離。它允許鏡像配置，這樣可以改善系統的容錯能力。伺服器系統的規模將更加靈活多變。SCSI每條通道最多可串連15個裝置，而光纖仲裁環路最多可以串連126個裝置。

　　光纖叢集系統組成：

　　HP光纖叢集系統硬體裝置包括有兩台HP伺服器（需支援光纖卡，目前有LC2000、LH3000、LH4、 LH6000、LT6000、LXr8000、LXR8500）及光纖適配卡，可以使用RS/12FC光纖磁碟陣列櫃，需另加一對或兩對網卡用於心跳檢測和與用戶端串連。在配置過程中還需另外選配光纖卡到光纖存貯裝置的光纖電纜。硬體設定：

　　HPL系統的網路伺服器 兩台

　　伺服器作業系統硬碟 兩塊

　　HP光纖陣列存貯櫃（RS/12FC） 一台

　　光纖磁碟櫃專用光纖電纜 兩根

　　光纖磁碟櫃資料存貯硬碟 視使用者需求確定

　　HP光纖適配卡 兩塊

　　網路服務網卡 兩塊
六、叢集的軟體配置

　　基於NT平台的叢集軟體

　　Microsoft的MSCS，也有許多第三方的專業軟體公司開發的叢集軟體，如豪威的DATAWARE，VIN CA公司的STANDBY　SERVER，NSI公司的DOUBLE-TAKE

　　MS　WolfPack的特點 

MS WolfPack是MS　Cluster server的別稱，是 微軟針對Cluster技術研製開發的雙機軟體。它整合在NT SERVER上，支援由二台機器組成的雙機系統，提供一種高可用且易管理的應用環境。

　　主要特點：

　　自動檢測和修複伺服器或應用程式的錯誤

　　可實現對伺服器中應用程式的切換

　　可通過TCP/IP串連各種用戶端，如MS-DOS、WINDOWS　3.X/9X/NT，Apple Macintosh、UNIX生產主機無需人工幹涉即可自動回復資料並接管任務

　　易管理性：

　　可自動審核伺服器和應用程式的工作狀態

　　可建立高可用性的應用程式、檔案分享權限設定、列印請求等

　　可靈活設定應用程式和資料的恢複策略

　　簡單操作即可進行應用程式的離線，重新再線，伺服器間的遷移。

　　目前，WINDOWS 2000 Advanced Server與WINDOWS 2000 DataCenter Server都整合有更先進叢集技術。

　　其它的網路作業系統平台上也有許多叢集軟體，比如：

　　基於novell平台的叢集軟體有Novell HA Server、Novell SFT III

　　基於sco UNIX平台的叢集軟體有Sentinel叢集軟體

　　基於Linux平台的叢集軟體有TurboCluster

　　七、叢集技術的發展趨勢

　　叢集技術隨著伺服器硬體系統與網路作業系統的發展將會在可用性、高可靠性、系統冗餘等方面逐步提高。未來的叢集可以依靠叢集檔案系統實現對系統中的所有檔案、裝置和網路資源的全域訪問，並且產生一個完整的系統映像。這樣，無論應用程式在叢集中的哪台伺服器上，叢集檔案系統允許任何使用者（遠程或本地）都可以對這個軟體進行訪問。任何應用程式都可以訪問這個叢集任何檔案。甚至在應用程式從一個節點轉移到另一個節點的情況下，無需任何改動，應用程式就可以訪問系統上的檔案。

　　在今天，利用伺服器的叢集技術，通過周密計劃和網路維護，系統破壞的機率是非常小的。所以，企業伺服器的穩定必須使用叢集技術。