Klaster serwerów to grupa serwerów współpracujących w jednym systemie w celu zapewnienia użytkownikom zwiększonej dostępności. Klastry te minimalizują przestoje i przestoje, umożliwiając innemu serwerowi przejęcie pracy w przypadku przestoju (funkcja zwana nadmiarowością). W tym artykule wyjaśnimy wszystko na temat klastrowania serwerów, które zwiększa niezawodność i skalowalność systemów serwerowych.
Co to jest klaster serwerów?
Klaster serwerów to grupa serwerów współpracujących ze wspólnym adresem IP (adres IP jest wspólny w konfiguracjach serwerów i firewalli). Serwery klastrowe są powszechnie używane w przypadku serwerów obejmujących różne usługi, takie jak serwery plików i serwery druku, a częściej w przypadku wymaganych usług wysokiej dostępności, takich jak bazy danych i inne usługi krytyczne. Klaster serwerów utrzymuje spójność usług serwerowych w czasie. Zapewnia także wyższą dostępność, odpowiednie równoważenie obciążenia i skalowalność systemu.
W klastrze serwerów każdy uczestniczący serwer nazywany jest a węzeł. Każdy serwer ma własne zasoby, takie jak dysk twardy, pamięć RAM i procesor. Powodem wdrożenia takiej konfiguracji jest to, że w przypadku awarii jednego serwera w klastrze, obciążenie zostanie przeniesione na inny serwer, bez żadnych przestojów. Ich klastry służą do ograniczenia przestojów i przestojów.
Jak działa klastrowanie serwerów?
Zbiór serwerów jest połączony z jednym systemem. Gdy jeden z tych serwerów ulegnie awarii, obciążenie zostanie przeniesione do: inny serwer aby klient nie doświadczył żadnych przestojów.
Serwery w klastrze są zwykle używane w aplikacjach, które wymagają częstych aktualizacji danych, przy czym najpopularniejsze klastry to serwery plików, drukowania, bazy danych i przesyłania wiadomości.
Ogólnie rzecz biorąc, serwery klastrowe zapewniają klientom wyższy poziom dostępności, niezawodności i skalowalności niż jakikolwiek pojedynczy serwer.
W klastrowym środowisku serwerowym każdy serwer jest odpowiedzialny za własność i zarządzanie własnymi urządzeniami, a także za posiadanie kopii system operacyjny (wraz z wszelkimi aplikacjami lub usługami), który jest używany do uruchamiania innych serwerów w klastrze.
Serwery w klastrze są skonfigurowane do współpracy w celu zwiększenia bezpieczeństwa danych i utrzymania spójności konfiguracji klastra w czasie.
Ochrona przed niedoborem klastra i awarią
Głównym powodem korzystania z klastrów serwerów jest unikanie przestojów i przestojów. Jak wspomniano wcześniej, serwery w klastrach zapewniają zwiększoną ochronę przed zaciemnieniem całej sieci podczas przerwy w dostawie prądu.
Serwery w klastrze zapewniają ochronę przed trzema rodzajami awarii: awariami aplikacji lub usług, awariami sprzętu lub systemu, awariami lokalizacji.
Omówimy te typy awarii bardziej szczegółowo w kolejnych sekcjach, ale w skrócie, klastrowanie serwerów pomaga chronić przed awariami oprogramowania, awariami sprzętu i zewnętrznymi zdarzeniami działającymi w fizycznej lokacji serwera.
1. Awaria aplikacji lub usługi
Zdarzenia awarii aplikacji lub usług obejmują wszelkie przestoje, które występują w wyniku błędów krytycznych dotyczących oprogramowania lub usług, które mają krytyczne znaczenie dla działania serwera lub centrum danych.
Te awarie mogą być spowodowane różnymi czynnikami, z których większość jest nieunikniona. Chociaż większość serwerów posiada środki redundancji zapobiegające tego typu awariom, awarie aplikacji lub usług są trudne do przewidzenia i zaplanowania.
Ponieważ dane monitorowania serwera są złożone, administratorom serwerów może być trudno zidentyfikować i rozwiązać potencjalne problemy, zanim spowodują awarię.
Podczas gdy czujny, kompetentny i proaktywny administrator serwera może zidentyfikować i rozwiązać te problemy, zanim staną się problemem, żaden administrator serwera nie jest w stanie zapewnić kompleksowej ochrony przed tego typu awariami.
2. Awaria systemu lub sprzętu
Ten typ awarii występuje w wyniku fizycznych awarii sprzętu, na którym działa serwer.
Te awarie mogą być spowodowane przez wiele różnych czynników i mają na nie wpływ praktycznie każdy rodzaj komponentu krytycznego dla działania serwera lub centrum danych.
Podczas gdy niezawodność i funkcjonalność komponentów serwera stale się poprawiają, żaden komponent nie jest odporny na awarie.
Przegrzanie, słaba optymalizacja lub po prostu zbliżanie się do końca okresu eksploatacji komponentu może spowodować tę awarię.
Ze względu na ich znaczenie dla utrzymania działania serwera, procesory, pamięć fizyczna i dyski twarde są jednymi z najbardziej podatnych na awarię.
3. Problemy z witryną
W większości przypadków awarie lokacji są spowodowane zdarzeniami, które występują poza środowiskiem centrum danych.
Chociaż teoretycznie istnieje wiele zdarzeń, które mogą spowodować awarię lokalizacji, zdarzeniami, które najczęściej są przyczyną awarii lokalizacji, są klęski żywiołowe, które powodują rozległe przerwy w dostawie prądu, a także takie, które mogą uszkodzić sprzęt w centrum danych.
Chociaż niektórych klęsk żywiołowych nie da się uniknąć jedynie poprzez staranny wybór lokalizacji, te spowodowane awariami zasilania i związanymi z nimi komplikacjami można złagodzić, stosując środki nadmiarowości, takie jak klastry serwerów.
Te środki redundancji mają kluczowe znaczenie dla centrów danych zlokalizowanych na obszarach narażonych na klęski żywiołowe.
Chociaż można zidentyfikować i rozwiązać problemy, które mogą potencjalnie prowadzić do tych trzech różnych typów awarii, środki nadmiarowości, takie jak klastrowanie serwerów, są jedynym sposobem na zapewnienie niemal pełnej niezawodności.
Klastrowanie serwerów to doskonały sposób na zapewnienie niezawodnej wydajności w centrach danych, które wymagają jej w każdej minucie każdego dnia w roku.
Serwery klastrowe dzielą się na trzy typy
Klastry serwerów dzielą się na trzy typy w zależności od tego, jak system klastrowy (nazywany węzłem) jest połączony z urządzeniem odpowiedzialnym za przechowywanie danych konfiguracyjnych.
Klaster z pojedynczym (lub standardowym) kworum, klaster z większościowym zestawem węzłów i klaster z jednym węzłem to trzy typy, które zostały omówione bardziej szczegółowo poniżej.
1. Klaster kworum z pojedynczym (lub standardowym) kworum
Ten klaster jest najczęściej używany i składa się z wielu węzłów z co najmniej jedną macierzą dyskową klastra, która korzysta z jednego urządzenia połączeniowego (zwanego magistralą).
Każda pojedyncza macierz dyskowa klastra w klastrze jest zarządzana i jest własnością jednego serwera. System używany do określania, czy każdy klaster jest online i bezkompromisowy, jest określany jako kworum tytularne.
W praktyce klastry z jednym kworum są dość proste. Każdy węzeł ma „głos”, którego używa, aby powiadomić magistralę centralną, że jest online i działa.
Klaster będzie działał, dopóki ponad połowa węzłów w jednym klastrze kworum będzie w trybie online. Jeśli więcej niż połowa węzłów w klastrze nie odpowiada, klaster przestanie działać do czasu rozwiązania problemów z poszczególnymi węzłami.
2. Klaster większościowych zestawów węzłów
Ten model, podobnie jak poprzedni, różni się tym, że każdy węzeł ma własną kopię danych konfiguracyjnych klastra, która jest spójna we wszystkich węzłach.
Ten model najlepiej nadaje się do klastrów z pojedynczymi serwerami w różnych lokalizacjach geograficznych.
Chociaż klastry z większością zestawów węzłów działają podobnie do klastrów z pojedynczym kworum, te pierwsze różnią się tym, że do działania nie wymagają współużytkowanej magistrali pamięci masowej, ponieważ każdy węzeł przechowuje lokalnie duplikat danych kworum.
Chociaż nie eliminuje to całkowicie użyteczności wspólnej magistrali, zapewnia większą elastyczność podczas konfigurowania zdalnych serwerów.
3. Klaster jednowęzłowy
Ten model, który jest najczęściej używany do testowania, ma jeden węzeł. Klastry jednowęzłowe są często używane jako narzędzie do tworzenia i badania aplikacji klastrowych, ale ich użyteczność jest poważnie ograniczona ze względu na brak przełączania awaryjnego.
Ponieważ składają się one tylko z jednego węzła, awaria pojedynczego węzła uniemożliwia działanie wszystkich grup klastrów.
Przedstawiciel obsługi klienta w lokalnym centrum danych lub dostawcy usług hostingowych może wyjaśnić różnice między tymi trzema modelami i pomóc Ci zdecydować, który jest najlepszy dla Twojej firmy.
Jeśli nie masz nietypowych wymagań (lub nie znajdujesz się w wielu rozproszonych geograficznie lokalizacjach), najlepszym rozwiązaniem będzie klaster Standard Quorum.
Istnieją inne nazwy nadawane typom klastrów serwerów, które omówimy tutaj.
4. Klastry serwerów o wysokiej wydajności zapewniające wysoką dostępność
Klastry o wysokiej dostępności (HA) to najlepsza opcja dla witryn o dużym ruchu. W przypadku sklepów internetowych lub aplikacji, które wymagają optymalnej, ciągłej wydajności swoich krytycznych systemów, można zastosować klastry HA.
Ponieważ klastry o wysokiej dostępności opierają się na nadmiarowym sprzęcie i oprogramowaniu, pomagają uniknąć pojedynczych punktów awarii. Są niezbędne do przełączania awaryjnego, tworzenia kopii zapasowych systemu i równoważenia obciążenia. Urządzenia te składają się z kilku hostów, które są w stanie przejąć kontrolę w przypadku awarii lub przeciążenia konkretnego serwera, dbając o to, aby przestojów było jak najmniej.
Architektura serwerów o wysokiej dostępności
Istnieją dwa typy architektury klastrów HA: aktywna-aktywna i aktywna-pasywna.
Wszystkie węzły w klastrze aktywny-aktywny ładują się jednocześnie. Z drugiej strony architektura aktywno-pasywna przypisuje wszystkie obciążenia do węzła głównego. Węzeł zapasowy jest w międzyczasie gotowy na wszelkie awarie.
Ponieważ ma bazę danych węzła głównego, serwer pomocniczy jest również nazywany hot spare lub hot standby. Jest to tańsza implementacja niż active-active, ponieważ hot standby jest przygotowany do przejęcia w przypadku awarii komponentu.
Klastry o wysokiej dostępności ułatwiają łatwą skalowalność i zwiększają niezawodność. Nie wspominając o tym, że zapewniają silne bezpieczeństwo infrastruktury i skuteczniejszą konserwację. Dzięki tym klastrom możesz obniżyć wydatki, skrócić przestoje i poprawić komfort użytkowania.
5. Klastry równoważące obciążenie
Farmy serwerów zwane klastrami równoważenia obciążenia dzielą żądania użytkowników pomiędzy kilka aktywnych węzłów. Trzy główne zalety to lepsza dystrybucja obciążenia, zapewnienie redundancji i szybsze działanie.
Dzięki równoważeniu obciążenia możesz dzielić obciążenia pomiędzy serwery i oddzielać funkcje. Takie rozwiązanie pomaga w optymalizacji wykorzystania zasobów. Wykorzystuje oprogramowanie do równoważenia obciążenia, aby przypisywać żądania zgodnie z algorytmem do różnych serwerów. Oprogramowanie zarządza również odpowiedziami wychodzącymi.
Moduły równoważenia obciążenia są używane w konfiguracji aktywny-aktywny klastra o wysokiej dostępności. Moduł równoważenia obciążenia jest używany przez klaster HA do odpowiadania na różne żądania i wysyłania ich do oddzielnych serwerów. Istnieją dwa możliwe rozkłady: symetryczny i asymetryczny, w zależności od danych konfiguracyjnych i wydajności komputera.
Moduł równoważenia obciążenia śledzi dostępność węzłów w aktywnym-pasywnym klastrze wysokiej dostępności. Węzeł, który zostanie wyłączony, czeka na wysłanie dodatkowego ruchu, dopóki nie zostanie ponownie uruchomiony.
Dodatkowo możesz korzystać z wielu łączy jednocześnie dzięki architekturze równoważenia obciążenia. Jeśli chodzi o infrastrukturę wymagającą redundantnej komunikacji, ta funkcja jest niezwykle pomocna. Na przykład centra danych i firmy telekomunikacyjne często korzystają z tej architektury. Lepsza skalowalność, redukcja kosztów i optymalizacja transferu danych o dużej przepustowości to główne zalety.
6. Klastrowa i wydajna pamięć masowa
Superkomputery, inna nazwa klastrów o wysokiej wydajności, to maszyny o większej pojemności, niezawodności i wydajności. Są one najczęściej używane przez firmy, które wymagają dużych zasobów.
Wiele komputerów połączonych z tą samą siecią tworzy klaster serwerów o wysokiej wydajności. Aby przetwarzać dane szybciej, możesz połączyć kilka z tych klastrów z centrami pamięci masowej sieci. Mówiąc inaczej, płynna wydajność i szybkie transfery danych są zapewnione wraz z klastrami pamięci masowej o wysokiej wydajności.
Sztuczna inteligencja (AI) i Internet rzeczy (IoT) to dwa główne zastosowania tych klastrów. Aby wspierać złożone projekty, takie jak transmisja na żywo, przewidywanie burz i diagnostyka pacjentów, przetwarzają ogromne ilości danych w czasie rzeczywistym. Te cechy wysokowydajnych zastosowań klastrów są również korzystne dla mediów, badań i usług finansowych,
7. Pamięć masowa z możliwością klastrowania
Klastrowana pamięć masowa zazwyczaj obejmuje co najmniej dwa serwery pamięci masowej. Umożliwiają zwiększenie wydajności, możliwości wejścia/wyjścia (I/O) i niezawodności systemu. W zależności od konkretnych potrzeb Twojej firmy i ilości danych, które musisz przechowywać, masz możliwość wyboru pomiędzy architekturą ściśle lub luźno powiązaną.
Ściśle powiązana architektura skupia się na podstawowej pamięci masowej. Organizuje dane w mniejsze bloki rozmieszczone pomiędzy węzłami.
Z drugiej strony samodzielna, luźno powiązana architektura zapewnia większą elastyczność. Nie ma jednak możliwości przechowywania danych między węzłami. W architekturze luźno powiązanej czynnikami decydującymi są wydajność i pojemność węzła przechowywania danych. Skalowanie z nowymi węzłami nie jest możliwe w architekturze luźno powiązanej.
W jaki sposób klastry serwerów mogą zwiększyć skalowalność?
Klastry serwerów umożliwiają poziomą skalowalność w systemie. Zespoły IT mają elastyczność, aby bez wysiłku włączać dodatkowe węzły w celu obsługi pożądanej ilości ruchu lub transmisji danych.
Ponadto obecność dodatkowych serwerów zwiększa skalowalność. Do obsługi wszystkich procesów biznesowych wystarczy jeden serwer. Posiadanie dodatkowych serwerów w konfiguracji zapewnia większą elastyczność i skalowalność pod względem zasobów, co prowadzi do zwiększonej odporności na awarie i wydajności.
W jaki sposób klastry serwerów mogą osiągnąć równoważenie obciążenia?
Klastry serwerów zapewniają efektywną dystrybucję obciążenia poprzez automatyczne przenoszenie nadmiarowych zadań do innych węzłów w systemie. Można to osiągnąć poprzez konfigurację aktywny-aktywny lub aktywny-pasywny.
Gdy ruch przychodzący lub zapytania dotyczące przetwarzania danych przekraczają pojemność jednego serwera, można je przenieść na inny dostępny serwer klastra. Zwykle to przejście może nastąpić na dwa różne sposoby — ręcznie lub automatycznie.
Korzystanie z ręcznych klastrów może być problematyczne, ponieważ wymaga skonfigurowania węzła pod ten sam adres IP danych, co skutkuje przestojami. Nawet krótki okres przestoju może mieć poważne konsekwencje finansowe lub operacyjne. Jednak w przypadku klastrów automatycznych istnieje możliwość wstępnej konfiguracji ustawień oprogramowania. Ta konfiguracja klastra automatycznie wykonuje przełączanie serwerów.
W jaki sposób klastry serwerów mogą zapewnić wysoką dostępność?
Idealnym rozwiązaniem jest użycie wielu węzłów internetowych i aplikacji, aby zapewnić redundancję sprzętu. Ten typ architektury jest powszechnie nazywany klastrem wysokiej dostępności. Zapewnienie nieprzerwanej pracy w przypadku awarii komponentu ma kluczowe znaczenie. Jest to szczególnie widoczne w przypadku awarii systemu operacyjnego, braku redundancji na pojedynczym serwerze. Bez awarii witryny Twoi użytkownicy nie będą świadomi żadnych awarii serwerów.
Klastry HA wykorzystują konfigurację serwera typu aktywny-aktywny, aby płynnie wymieniać zasoby bez żadnych przerw w świadczeniu usług. Chociaż ta konfiguracja jest bardziej wydajna, zwykle wiąże się z wyższymi kosztami w porównaniu z konfiguracją aktywny-pasywny (lub hot standby), ponieważ wszystkie węzły w systemie muszą pozostać aktywne.
Dlaczego warto klastrować serwery?
Redundancja to klucz do bezpiecznej infrastruktury IT. Utworzenie klastra serwerów w jednej sieci zapewnia maksymalną nadmiarowość i gwarantuje, że pojedynczy błąd nie spowoduje wyłączenia całej sieci, uniemożliwiając dostęp do usług i obniżając koszty Twojej firmy.
Proszę zostaw użyteczny skomentuj swoje przemyślenia, a następnie udostępnij to na swoich grupach na Facebooku, które uznają to za przydatne i wspólnie zbierzmy korzyści. Dziękuję za udostępnienie i bycie miłym!
Ujawnienie: Ta strona może zawierać linki do zewnętrznych witryn produktów, które kochamy i gorąco polecamy. Jeśli kupisz sugerowane przez nas produkty, możemy otrzymać opłatę za polecenie. Takie opłaty nie wpływają na nasze rekomendacje i nie przyjmujemy płatności za pozytywne recenzje.
i wiele więcej ...