2022年2022年集群HA负载均衡技术 .pdf

集群、双机、负载均衡、HA 、HPC 、NLB 1.1 什么是集群简单的说，集群（ cluster ）就是一组计算机，它们作为一个整体向用户提供一组网络资源。这些单个的计算机系统就是集群的节点（node）。一个理想的集群是，用户从来不会意识到集群系统底层的节点，在他/她们看来，集群是一个系统，而非多个计算机系统。并且集群系统的管理员可以随意增加和删改集群系统的节点。1.2 集群系统的主要优点：(1)高可扩展性：(2)高可用性 HA：集群中的一个节点失效，它的任务可传递给其他节点。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。2.1 集群系统的分类虽然，根据集群系统的不同特征可以有多种分类方法，但是一般把集群系统分为两类：(1)、高可用 (High Availability) 集群,简称 HA 集群。这类集群致力于提供高度可靠的服务。就是利用集群系统的容错性对外提供7*24 小时不间断的服务，如高可用的文件服务器、数据库服务等关键应用。负载均衡集群：使任务可以在集群中尽可能平均地分摊不同的计算机进行处理，充分利用集群的处理能力，提高对任务的处理效率。在实际应用中这几种集群类型可能会混合使用，以提供更加高效稳定的服务。如在一个使用的网络流量负载均衡集群中，就会包含高可用的网络文件系统、高可用的网络服务。(2)、性能计算 (High Perfermance Computing)集群，简称 HPC 集群，也称为科学计算集群。在这种集群上运行的是专门开发的并行应用程序，它可以把一个问题的数据名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 3 页 - - - - - - - - - 分布到多台的计算机上，利用这些计算机的共同资源来完成计算任务，从而可以解决单机不能胜任的工作（如问题规模太大，单机计算速度太慢）。这类集群致力于提供单个计算机所不能提供的强大的计算能力。如天气预报、石油勘探与油藏模拟、分子模拟、生物计算等。3.1 什么是高可用性(HA) 计算机系统的可用性 (availability) 是通过系统的可靠性 (reliability) 和可维护性(maintainability) 来度量的。工程上通常用平均无故障时间(MTTF) 来度量系统的可靠性 ,用平均维修时间（MTTR） 来度量系统的可维护性 。于是可用性被定义为：MTTF/ (MTTF+MTTR)*100% 负载均衡服务器的高可用性为了屏蔽负载均衡服务器的失效，需要建立一个备份机。主服务器和备份机上都运行 High Availability监控程序，通过传送诸如 “I am alive”这样的信息来监控对方的运行状况。当备份机不能在一定的时间内收到这样的信息时，它就接管主服务器的服务 IP 并继续提供服务；当备份管理器又从主管理器收到“I am alive”这样的信息是，它就释放服务IP 地址，这样的主管理器就开开始再次进行集群管理的工作了。为在主服务器失效的情况下系统能正常工作，我们在主、备份机之间实现负载集群系统配置信息的同步与备份，保持二者系统的基本一致。HA 的容错备援运作过程自动侦测 (Auto-Detect) 阶段由主机上的软件通过冗余侦测线，经由复杂的监听程序。逻辑判断，来相互侦测对方运行的情况 ，所检查的项目有 ： 主机硬件 (CPU和周边 )、主机网络、主机操作系统、数据库引擎及其它应用程序、主机与磁盘阵列连线。为确保侦测的正确性，而防止错误的判断，可设定安全侦测时间，包括侦测时间间隔，侦测次数以调整安全系数，并且由主机的冗余通信连线，将所汇集的讯息记录下来，以供维护参考。自动切换 (Auto-Switch) 阶段 某一主机如果确认对方故障，则正常主机除继续进行原来的任务，还将依据各种容错备援模式接管预先设定的备援作业程序，并进行后续的程序及服务。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 3 页 - - - - - - - - - 自动恢复 (Auto-Recovery) 阶段在正常主机代替故障主机工作后，故障主机可离线进行修复工作。在故障主机修复后，透过冗余通讯线与原正常主机连线，自动切换回修复完成的主机上。整个回复过程完成由EDI-HA 自动完成，亦可依据预先配置，选择回复动作为半自动或不回复。3.2、HA 三种工作方式：（1）、主从方式（非对称方式）工作原理：主机工作，备机处于监控准备状况；当主机宕机时，备机接管主机的一切工作，待主机恢复正常后，按使用者的设定以自动或手动方式将服务切换到主机上运行，数据的一致性通过共享存储系统解决。（2）、双机双工方式（互备互援）工作原理：两台主机同时运行各自的服务工作且相互监测情况，当任一台主机宕机时，另一台主机立即接管它的一切工作，保证工作实时，应用服务系统的关键数据存放在共享存储系统中。（3）、集群工作方式（多服务器互备方式）工作原理：多台主机一起工作，各自运行一个或几个服务，各为服务定义一个或多个备用主机 ，当某个主机故障时 ，运行在其上的服务就可以被其它主机接管。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 3 页 - - - - - - - - -