高校辦公環境下的服務器集群技術應用

文/饒東

1 服務器集群概念

服務器集群指的是將不同的服務器通過群集軟件和群集操作，以節點連接的方式集中起來，提供同一種集群服務。因為將不同臺計算機連接起來，所以計算速度較快，且可以利用多臺計算機做備份存儲，當一臺機器出現故障后還能保證整個系統正常運作。在集群系統中，每一個集群節點都有自己的資源，對自己的用戶端負責，但同時又能實現資源的共享，擁有比單獨工作的服務器更高的可用性和可擴充性。

2 服務器集群的特點分析

服務器集群有以下特點：

（1）所創建的集群系統能解決服務器硬件故障，也就是當一臺服務器出現硬盤、內存或電源等故障時，其他服務器依然正常運作，這樣就可以將這臺故障服務器上的應用自動切換到其他無故障的服務器上，保證整個服務器集群系統依然可以正常運行。

（2）集群系統還能解決軟件系統方面的問題。在計算機系統中，軟件包括應用程序和數據，當應用軟件系統和操作系統以及服務器三者之間任何一個出現故障問題后，系統便會停止向客戶端提供服務，這時就會出現死機現象。但是在集群系統中，當一個服務器出現故障后其他服務器會將該服務器上的應用系統轉接過去，這樣就能繼續向客戶端提供服務。

（3）集群系統可以解決人為操作失誤引起的問題，當管理員因為操作不當而引起某臺服務器陷入停機問題后，通過集群系統監控可以及時用其他某臺服務器去接管該故障服務器上的應用系統，避免人為操作不當而產生嚴重的故障問題。

3 服務器集群技術研究和具體應用

3.1 服務器集群技術分類

根據集群系統特征的不同可以分成三種集群系統。第一種是高可用性集群，這一類服務器集群的目標是為客戶端提供高度可靠的服務，也就是利用集群系統的容錯性向客戶端提供不間斷連續且可靠的服務，比如高可用文件服務器、數據庫服務等應用。第二類是負載均衡集群，也就是通過集群系統將任務平均分配給不同的計算機處理，充分發揮集群系統的處理能力，提高工作效率。在具體應用時可以將高可用集群和負載均衡集群混合應用，這樣向客戶端提供的服務將更加高效和穩定。第三類是性能計算集群，這類集群系統運行的是專門開發的并行應用程序也就是將同一個任務或問題相關數據分發到不同的計算機上，這些計算機之間進行的是并行計算，同時可利用共享的資源實現計算。計算速度較快且計算精確度高，能解決單獨運行時無法解決的問題，被廣泛應用在天氣預報、石油勘探和生物計算中。

3.2 高可用性集群技術的實際應用分析

本文以高可用性集群為例，簡要談談在具體應用時常見的部署模式，分析技術應用特點和應用的原則。一般高可用性集群技術在設計部署時可以分成功能節點部署、服務接口部署、心跳系統和集群邏輯部署以及文件數據數據系統部署。

3.2.1 功能節點部署

高可用性集群技術應用的核心是功能節點部署，通過功能節點部署使服務器集群向客戶端提供各種應用和服務。在設計時主要包括主節點的設計，和多個冗余輔節點的設計。其中冗余節點的設計可以提高服務器集群技術應用的高可用性和可擴充性，在實際應用時通過服務器表達這些功能單元。

首先，在服務器主機部署方面，主機是由處理器、主內存和相關外圍線路構成，主機可以以計算模塊方式接入到集群中。另外，可以利用虛擬機技術，以計算機硬件為基礎虛擬多個不同的主機單元，這樣就實現了軟件和硬件的分離。其次，在操作系統部署時，UNIX操作系統具有技術成熟、高效安全和質量指標高的優勢，部署起來簡便且人性化程度高，管理員可結合實際工作環境快速安裝和部署該操作系統。此外，在網絡接口部署時根據集群系統實際工作環境選擇，如果節點使用的是高速通信線路，則網絡接入在集群服務器接口處部署。如果集群節點部署較為分散，注意網絡節點作為集群系統的一部分，應將節點包含在集群邏輯內。通過網絡線路實現各個節點的連接。總之，在功能節點部署時要保證節點的高可用性，同時要綜合考慮硬軟件設施，做好操作系統。應用系統和網絡接口的選擇與部署工作，保證每一個單一節點的可用性，保證服務效率。

3.2.2 服務接口部署

在服務器集群的應用中，用戶是通過集群服務器接口實現對集群應用和服務的使用的，所以服務接口的設計和部署也非常重要。首先，在集群設計時要保證服務器接口的可用性，避免發生接口宕機問題，將接口容錯設計放在設計首位。此外，值得注意的是服務網關只作為服務傳輸通道，而集群服務代理模式下則是直接通過代理服務器處理用戶請求，并轉為集群內部邏輯，實現統一調度。

3.2.3 心跳系統和集群邏輯部署

心跳系統是集群各個節點的通信通道，也是實現集群高可用性的根本保證。通過心跳系統實現集群各個功能節點的連接，并發送和共享節點資源，同時通過對心跳系統傳輸過來的信息的分析做出決策。在設計時要注意通過多條線路對傳遞信息加以驗證，不能只使用單一的線路系統，必須保證服務器集群中各個功能節點可以實現同步更新。在集群邏輯部署中，則應盡可能選擇單獨部署模式，避免服務接口失效或功能節點故障問題，從而保證整個系統可以正常運行。

3.2.4 文件數據系統部署

關于文件數據存儲部署技術，常見的有網絡附著存儲技術和存儲區域網絡技術兩種，其中網絡附著技術應用簡單，且維護難度較低，主要是幫助用戶解決存儲容量擴容的問題，而存儲區域網絡數據文件存儲技術在傳輸數據方面的可靠性較高，且性能良好。在服務器集群技術中，文件數據存儲是在集群節點外部署的，該部署方式的優勢是可以保證各個節點在數據訪問時保持一致，從而提高數據文件訪問存儲的可靠性。

4 結語

服務器集群技術可提高客戶端服務的可靠性，同時可降低運行維護的成本。本文對高可用性集群系統的應用原理、特征和原則等進行了分析，在未來在數據業務中將經常會用到集群技術，可滿足系統對連續服務的需求，獲得良好的應用效果。