O Que é um Cluster de Servidores?

O acesso contínuo e o desempenho confiável de aplicativos e serviços são essenciais no ambiente digital atual. O agrupamento de servidores é uma solução crucial para aumentar a disponibilidade do sistema e gerenciar de forma eficiente cargas de trabalho pesadas.

Se você é um profissional de TI ou um líder empresarial, entender o conceito de agrupamento de servidores pode ter um impacto significativo na infraestrutura e na eficiência operacional da sua organização. Neste artigo, vamos explorar o que é o agrupamento de servidores, os diferentes tipos disponíveis, os benefícios que oferece e como ele pode transformar o seu ambiente de TI.

O que é Agrupamento de Servidores?

O agrupamento de servidores envolve conectar múltiplos servidores em uma rede para que funcionem como um único sistema com um endereço IP dedicado, frequentemente fornecido por um Servidor IP Dedicado. Geralmente, servidores responsáveis por arquivos, impressão, bancos de dados e mensagens são integrados em clusters. Esses clusters oferecem melhor proteção de dados e garantem consistência nas configurações ao longo do tempo. Além disso, eles melhoram a disponibilidade, o balanceamento de carga e a escalabilidade do sistema.

Cada servidor em um cluster possui seu próprio disco rígido, RAM e recursos de CPU. Caso um servidor falhe, outro assume suas funções, reduzindo o tempo de inatividade e as interrupções. Dessa forma, não há interrupção no serviço, assegurando que os usuários possam acessar os recursos associados aos servidores a qualquer momento.

Tipos de Agrupamento de Servidores

Existem três tipos de clusters de servidores, diferenciados principalmente com base em como os nós se conectam ao dispositivo que armazena os dados de configuração:

Cluster de Quorum Único

Isso é frequentemente conhecido como um cluster de quorum padrão e é o tipo de cluster de servidor mais comum. Ele consiste em vários nós e um ou mais arrays de armazenamento de cluster, todos conectados através de um único dispositivo, como um barramento. Um único servidor dentro do cluster é responsável por gerenciar e possuir todos os arrays de disco do cluster, e cada nó comunica ao barramento central se está online ou não.

O quorum é utilizado para monitorar o status operacional dos nós em cada cluster. O sistema continua operando enquanto mais de 50% dos nós estiverem ativos; caso contrário, ele suspende o funcionamento do cluster de servidores até que os nós com falha sejam reparados.

Cluster de Conjunto de Nós Majoritários

Esse tipo é comumente utilizado em clusters de servidores com nós situados em diferentes locais. Em muitos clusters de conjunto de nós, cada nó mantém uma cópia dos dados de configuração do cluster. Recursos de quorum asseguram que esses dados permaneçam consistentes em todos os nós. Ao contrário dos clusters de quorum único, cada nó nesse tipo de cluster possui uma réplica local do quorum, eliminando a necessidade de um barramento de armazenamento compartilhado e oferecendo maior flexibilidade para configurações remotas.

Cluster de Nó Único

Clusters de nó único, compostos por um único nó, são geralmente usados para testes, desenvolvimento e pesquisa de aplicativos de cluster. Isso ocorre porque eles têm aplicações limitadas fora desses contextos. Como uma falha em um único nó compromete todo o cluster, não há proteção contra falhas.

Como Funciona o Agrupamento de Servidores?

Os clusters de servidores funcionam de maneira muito semelhante à sua implementação.

Cada servidor dedicado em um cluster atua como um nó, com seu próprio armazenamento, RAM e recursos de CPU. Os nós fazem parte do cluster e mantêm cópias do sistema operacional, serviços e aplicativos.

Normalmente, apenas um nó está ativo em um cluster a qualquer momento, enquanto os demais ficam em modo de espera. Se o nó ativo falhar enquanto processa uma solicitação, o cluster redistribui a carga de trabalho para os nós em espera. Esse mecanismo assegura que os usuários não enfrentem inatividade ao acessar seu site ou aplicativo, independentemente da carga do servidor. O quorum é um sistema de armazenamento compartilhado que todos os nós utilizam para garantir uma troca imediata entre eles. Ele mantém dados sobre a estrutura do cluster e quaisquer modificações realizadas.

Em resumo, todos os nós em um cluster de servidores colaboram para equilibrar a carga de trabalho e evitar inatividade, garantindo a continuidade do serviço.

Componentes Básicos dos Servidores de Cluster de Alta Disponibilidade

A eficiência geral de qualquer cluster de alta disponibilidade (HA) depende dos componentes envolvidos em sua composição. Tipicamente, a maioria dos clusters de servidores inclui:

Nós

Nós são servidores individuais que compõem o núcleo de qualquer cluster de Alta Disponibilidade (HA). Esses podem ser máquinas virtuais ou físicas onde serviços e aplicativos essenciais são executados. Cada nó opera em conjunto para oferecer redundância e balanceamento de carga, garantindo a continuidade dos serviços em caso de falha de um ou mais nós. Além de hospedar serviços, eles mantêm uma conexão de rede privada para comunicação entre nós, sincronização de dados e compartilhamento de recursos.

Conectividade

Um cluster HA exige uma rede de alta velocidade e confiável. Esta rede serve como a espinha dorsal do cluster, permitindo a comunicação e o compartilhamento de recursos entre os nós. Geralmente, é isolada de outras redes para evitar interferências que possam comprometer seu desempenho.

Balanceadores de Carga

Esses clusters funcionam como fazendas de servidores que distribuem as solicitações dos usuários entre diferentes nós operacionais. As principais vantagens dos clusters de balanceamento de carga incluem maior velocidade de operação, provisionamento de redundância e aprimoramento do balanceamento de carga durante a execução de tarefas. O balanceamento de carga facilita a distribuição de cargas de trabalho ou funções entre vários sistemas, garantindo assim a utilização otimizada dos recursos.

Gerenciadores de Cluster

Os gerenciadores de cluster supervisionam possíveis falhas monitorando a saúde dos nós e gerenciando o processo de failover. Eles utilizam sinais de vida (heartbeat) ou outras verificações de saúde para monitorar os nós. Em caso de falha, o gerenciador de cluster transfere serviços e aplicativos para outro nó saudável, garantindo que os usuários mantenham acesso contínuo.

Armazenamento

O elemento mais importante para um cluster HA é o armazenamento compartilhado, pois acessa os mesmos dados de todos os nós. Administradores de rede frequentemente utilizam tecnologias como Redes de Área de Armazenamento (SAN), Armazenamento Anexado à Rede (NAS) ou soluções similares para armazenamento compartilhado. Desta forma, cada nó conterá os mesmos dados e seu status, mesmo no caso de falha de um nó.

Além disso, a alta disponibilidade também depende da implementação eficaz de mecanismos de backup e recuperação. Os dados devem ser copiados em pontos no tempo, com recuperações rápidas em caso de desastres. Testar técnicas de backup e recuperação periodicamente é igualmente essencial para garantir que os sistemas possam ser realmente recuperados em momentos de falha.

Capacidades de Clustering de Servidores

É crítico entender as capacidades de clustering de servidores. O clustering de servidores alivia as interrupções causadas por falhas de software, problemas no nível do site físico ou falhas de hardware. Os clusters de servidores são parte da solução:

• Falhas de Aplicações/Serviços: Os clusters de servidores gerenciam falhas em aplicações ou serviços resultantes de erros críticos de software ou problemas com serviços essenciais. O clustering assegura a continuidade da operação ao transferir a carga de trabalho para outros nós em caso de falhas em aplicações ou serviços.
• Falhas de Hardware/Sistemas: Os clusters de servidores oferecem uma solução para falhas de hardware que poderiam interromper o serviço contínuo. Problemas de hardware, como otimização inadequada, superaquecimento ou desgaste de componentes como CPUs, memória, fontes de alimentação e discos rígidos, são gerenciados pelo clustering, que garante a redundância e a continuidade do serviço.
• Falhas de Site: O clustering ajuda a mitigar falhas de site causadas por fatores externos, como desastres naturais ou quedas de energia. Ao distribuir os recursos entre diferentes locais, os clusters de servidores asseguram que os serviços continuem operacionais mesmo diante de problemas específicos de um site.

Benefícios do Clustering de Servidores

Clusters ajudam a superar as limitações tecnológicas, de gerenciamento de sites e de software. Isso garante que seu produto permaneça constantemente online e reduz o tempo de inatividade não planejado e as falhas graves.

Flexibilidade e Escalabilidade

Embora um único servidor possa gerenciar muitos processos, a adoção de uma arquitetura de múltiplos servidores combinada com o clustering amplia significativamente a escalabilidade e a flexibilidade de todos os servidores. O clustering possibilita a expansão de um único servidor para atender ao aumento da demanda de recursos.

Disponibilidade e Desempenho Melhorados

Clusters são altamente eficientes e há boas razões para investir neles. Eles proporcionam redundância de hardware e operação contínua, o que melhora o desempenho do site. Por exemplo, clusters podem acelerar um site ou software ao otimizar as comunicações entre conexões simultâneas, especialmente em casos que envolvem um servidor de banco de dados dedicado, aumentando a eficiência.

Redução de Custos de TI

Para garantir a disponibilidade contínua dos serviços, as empresas precisam de uma arquitetura de servidor coesa com redundância incorporada. O clustering atende a essa demanda, minimizando períodos de inatividade e, consequentemente, reduzindo custos e gerando receitas adicionais de maneira eficiente.

Infraestrutura Personalizada

A percepção comum é que soluções de clustering são exclusivas para grandes organizações. No entanto, essa infraestrutura é altamente personalizável e, portanto, adequada para empresas de todos os tamanhos. Ela oferece uma solução eficaz para otimizar o fluxo de trabalho e é extremamente flexível para atender às variadas necessidades empresariais.

Conclusão

O clustering de servidores é uma solução eficaz para aprimorar a confiabilidade, escalabilidade e desempenho da sua rede. Ele assegura a continuidade dos serviços com uma gestão eficiente das falhas de aplicações, hardware e site, reduzindo a probabilidade de quedas inesperadas e repentinas. Além disso, o clustering pode reduzir significativamente os custos ao melhorar a eficiência e fornecer uma infraestrutura ajustada a qualquer porte de negócio. Investir em clustering de servidores cria uma plataforma sólida que garante operação contínua e responde rapidamente à demanda crescente por recursos.

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