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基于红旗Linux 的Cluster解决方案
 
慧聪网   2005年5月16日9时30分      

一、什么是cluster?

1.Clustering是将两个(或更多)的系统(节点)协调起来,一起工作,来提供相同服务或实现相同目的

2.在外面看来,整个看起来象一个系统

3.Clustering用来提高服务的稳定性和/或核心网络服务的性能

二、Cluster应用分类:
Cluster应用可分为三方面:High-Availability (HA)、Load Balance、Scientific

1.HA用在不允许中断服务的场合。实际上是两台(或更多台)计算机通过一定方式互相监听,实现热备份。当其中primary server出现问题时,standby server能够自动立即接替工作,使用户感觉不出停机。在primary server恢复正常之后,standby server又会把工作还给primary server。

2.Load Balance应用在web server上比较多(尽管它支持很多别的协议如ftp, telnet, sendmail等,但用处最多的还是http服务)。用户访问一个地址,但实际上后台是有若干台服务器在提供服务。而当服务请求达到饱和时,还可以很容易地再添加新的节点而不用停掉整个cluster,实现所谓的“热插拔”,这也就是Cluster中的一个概念—Scalability (易扩展性)。而且,cluster还会查询真实节点的情况,当某台真实节点没有响应时,就不再把任务分配到那里,直到这台节点恢复正常。

3.Scientific,主要用于科学计算、图像处理等计算量大的场合。

Cluster并不是什么新的思想,Cluster思想已经发展多年,比较成熟。但原来都需要专业的软/硬件设备才能实现。所以只有少数公司才有能力用的起。但随的linux的流行,出现了许多基于linux,基于PC的cluster解决方案,使更多的人有机会构建自己的cluster。而且这些基于linux的软件大多都是遵循GPL协议的,是Open Source的。从而更推动了cluster技术的发展。

  三、若干GPL Cluster软件

1 、HA (heartbeat)

在HA方面,heartbeat是代表软件

l设计思想

heartbeat顾名思义,心跳。两台计算机通过某种途径向对方发送“heartbeat”,同时也在监听对方的“heartbeat”。从而知道对方的状态。这种途径可以是串口线,也可以是网卡。可以同时使用。

但如果只用一块网卡,则会发生SPOF[Single Point of Failure: a part which renders an entire system unusable when if fails (SPOF)]

它除了在互相发送消息外,另外一项重要的工作就是接替和释放资源。

l 特点

heartbeat能提供HA,但不能提供扩展性。也就是说cluster的性能就是一台server的性能。所以heartbeat一般都是和load balance结合起来使用

因为单纯的load balance如果没有HA,则当负责分配任务的router(switcher)出问题时,整个cluster都会不工作

2、Load Balance(LVS)

LVS是LinuxVirtualServer Project (http://www.linuxvirtualsever.org)的产物。

l设计思想

Load balance是通过router(switcher)把任务分派到真实节点上来提高整个cluster的性能,整个cluster的性能是由真实节点的性能和真实节点的数量决定的。所以,同一个cluster中的各个真实节点的内容都是一样的。是完全相同的镜象。当整个cluster的能力不够是,可以增加真实节点来提高性能。而增加真实节点只是在网络里增加几台计算机,所以不用关掉其他机器,只需在router上的真实节点表里增加几条记录就可以了。

l 和传统方式的比较

有用其他方式实现类似功能的解决方案,比如修改DNS,让一个域名对应多个IP,这样也可以把任务分派到多台机器上去。或者在路由器上把任务分给多台机器。第一做法是完全随机的,第二种做法是固定的,两者都不会根剧当时情况调整分配到真实节点上的任务量。而LVS提供了4中分配方法(Load-balancing Methods)和3种转发机制(Traffic Forward Mechanism)。具体情况在后面介绍

l特点

LVS提供了4中分配方法(Load-balancing Methods)和3种转发机制(Traffic Forward Mechanism)。

Name
Description

Round robin
Distribute jobs equally among the real servers.

Least-connections
Distribute more jobs to real servers with fewer active connections. (The IPVS table stores active connections.)

Weighted round robin
Distribute more jobs to servers with greater capacity. Capacity is indicated by the user-assigned weight, which is adjusted upward or downward by dynamic load information

Weighted least-connections
Distribute more jobs to servers with fewer active connections relative to their capacity. Capacity is indicated by the user-assigned weight, which is adjusted upward or downward by dynamic load information

LVS提供了3种转发机制(Traffic Forward Mechanism)

Name

Description

Round robin

Distribute jobs equally among the real servers.

Least-connections

Distribute more jobs to real servers with fewer active connections. (The IPVS table stores active connections.)

Weighted round robin

Distribute more jobs to servers with greater capacity. Capacity is indicated by the user-assigned weight, which is adjusted upward or downward by dynamic load information

Weighted least-connections

Distribute more jobs to servers with fewer active connections relative to their capacity. Capacity is indicated by the user-assigned weight, which is adjusted upward or downward by dynamic load information

LVS提供了3种转发机制(Traffic Forward Mechanism)VS-NAT,VS-TUN VS-DR

 

VS-NAT

VS-TUN

VS-DR

Server OS

any

tunneling

non-arp device

server network

private

LAN/WAN

LAN/WAN

server number

low (10~20)

high

high

server gateway

load balancer

own router

own router

  三种转发机制分别对应不同业务规模、系统环境。其中的VS-NAT方式只需要3个公有IP,真实节点都在内部使用私有IP,而且真实节点可以是任何系统(包括NT)。其缺点是router(switcher)是整个系统的瓶颈,因为所有的数据都会通过router。一般真实节点数为20台左右。但这个问题可以解决,一种方法是混合途径,即设多个cluster组,然后通过DNS指向这几个router。另一种方法就是用VS-TUN或VS-DR

  LVS的安装相对来说比较麻烦,但如果选用Piranha(这是RedHat公司基于LVS开发的产品,在GPL下发行)。还有Ultra Monkey则提供了编译好的内核,而且是以rpm格式提供的,安装也非常简单。

 
 
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