Что такое кластеризация серверов?

Бесперебойный доступ и надежная работа приложений и служб имеют решающее значение в современном киберпространстве. Кластеризация серверов — важное решение для повышения доступности системы и эффективного управления большими рабочими нагрузками.

Являетесь ли вы ИТ-специалистом или бизнес-лидером, знание кластеризации серверов может существенно повлиять на инфраструктуру и операционную эффективность вашей организации. В этой статье мы рассмотрим, что такое кластеризация серверов, ее типы, преимущества и как она работает для преобразования вашего ИТ-ландшафта.

Что такое кластеризация серверов?

Кластеризация серверов относится к процессу подключения нескольких серверов к сети для функционирования как единой системы с одним выделенным IP-адресом, часто предоставляемым IP-выделенным сервером. Обычно серверы, обрабатывающие файлы, печать, базы данных и обмен сообщениями, кластеризуются. Кластеры способствуют лучшей защите данных и обеспечивают согласованность конфигураций кластеров с течением времени. Они также улучшают доступность, балансировку нагрузки и масштабируемость системы.

Каждый сервер в кластере работает на своих ресурсах жесткого диска, оперативной памяти и центрального процессора. Каждый сервер выполняет задачи другого в случае сбоя, сводя к минимуму время простоя. Сбоев в работе нет, поэтому пользователи гарантированно смогут использовать ресурсы, связанные с серверами, в любое время.

Типы кластеров серверов

Существует три типа кластеров серверов, в основном различающихся в зависимости от того, как узлы подключаются к устройству, хранящему данные конфигурации:

Единый кластер кворума

Иногда это называют стандартным кластером кворума и самым обычным кластером серверов. Он содержит несколько узлов и один или более кластерных массивов хранения данных, все они соединены одним устройством, например шиной. Один сервер в кластере управляет всеми дисковыми массивами кластера и владеет ими; каждый узел сообщает центральной шине, подключен ли этот конкретный узел к сети.

Quorum используется для мониторинга рабочего состояния узлов в каждом кластере. Он продолжает функционировать, пока запущено более 50% узлов; в противном случае он останавливает серверный кластер до тех пор, пока неисправные узлы не будут отремонтированы.

Кластер, устанавливающий большинство узлов

Этот тип обычно используется для кластеров серверов с узлами, расположенными в разных местах. Каждый узел кластера в большинстве кластеров с набором узлов создает копию конфигурационных данных кластера. Ресурсы кворума гарантируют, что эти данные остаются согласованными на всех узлах кластера. В отличие от кластеров с одним кворумом, каждый узел в кластерах такого типа имеет локальную копию кворума, поэтому нет необходимости иметь общую шину хранения; это обеспечивает большую гибкость в случае удаленных конфигураций.

Кластер с одним узлом

Одноузловые кластеры, состоящие из одного узла, обычно используются для тестирования, разработки и исследования кластерных приложений. Обычно это так, поскольку они редко находят применение в другом месте. Поскольку сбой только на одном узле приводит к сбою всего кластера, защита от отказа отсутствует.

Как работает кластеризация серверов?

Кластеры серверов работают очень похоже на их реализацию.

Каждый выделенный сервер в кластере представляет собой узел, но имеет свои собственные ресурсы хранения, оперативной памяти и центрального процессора. Узлы принадлежат кластеру и поддерживают копии его операционной системы, служб и приложений.

Обычно только один узел в кластере активен в любое время; все остальные узлы работают в режиме ожидания. В случае сбоя активного узла при выполнении какого-либо запроса кластер сбрасывает рабочую нагрузку на резервные узлы. Эта функция гарантирует, что пользователи не будут испытывать никаких простоев при использовании вашего веб-сайта или приложения, независимо от нагрузки на сервер. Кворум — это общая система хранения данных, в которой все узлы кластера совместно используются для обеспечения немедленного переключения между узлами. Кворум хранит данные о структуре кластера и любых внесенных в нее изменениях.

Итак, все узлы в кластере серверов работают вместе, чтобы сбалансировать рабочую нагрузку и предотвратить простои, обеспечивая непрерывную доступность услуг.

Основные компоненты кластерных серверов высокой доступности

Общая эффективность любого кластера высокой доступности (HA) зависит от компонентов, входящих в его состав. Как правило, большинство кластеров серверов включают:

Узлы

Узлы — это отдельные серверы, которые образуют ядро любого кластера HA. Это либо физические, либо виртуальные машины, на которых выполняются основные службы и приложения. Каждый узел работает совместно, обеспечивая резервирование и балансировку нагрузки в случае сбоя со стороны одного или нескольких узлов. В дополнение к запущенным сервисам, у них есть частное сетевое подключение для межузловой связи, синхронизации данных и совместного использования ресурсов.

Подключение

Для кластера HA требуется высокоскоростная и надежная сеть. Такая сеть обеспечивает магистраль кластера, через которую узлы могут взаимодействовать и совместно использовать ресурсы. Обычно он изолирован от других сетей для предотвращения помех, которые снижают его производительность.

Балансировщики нагрузки

Такие кластеры представляют собой фермы серверов, которые распределяют запросы пользователей по различным функционирующим узлам. Основные характеристики кластеров с балансировкой нагрузки включают более высокую скорость работы, обеспечение резервирования и улучшенную балансировку нагрузки во время выполнения рабочей нагрузки. Балансировка нагрузки позволяет распределять рабочие нагрузки или функции между несколькими системами. Проще говоря, эта конфигурация работает для обеспечения максимального использования ресурсов.

Менеджеры кластеров

Менеджеры кластеров отслеживают любые сбои, отслеживая работоспособность узлов и затем организуя процесс отработки отказа. Менеджеры отслеживают наличие таких сбоев с помощью пульса или других проверок работоспособности. В случае сбоя диспетчер кластера перенесет службы и приложения на другой работоспособный узел, чтобы обеспечить непрерывный доступ пользователей.

Хранение

Наиболее важным элементом кластера HA является общее хранилище, поскольку оно получает доступ к одним и тем же данным со всех узлов. Сетевые администраторы часто используют такие технологии, как сети хранения данных (SAN), сетевые хранилища (NAS) или аналогичные решения для общего хранилища. Таким образом, каждый узел будет содержать одни и те же данные и свое состояние, даже в случае сбоя узла.

Более того, высокая доступность также зависит от эффективного внедрения механизмов резервного копирования и восстановления. Резервные копии данных должны создаваться на определенный момент времени с возможностью быстрого их восстановления в случае сбоев. Периодическое тестирование методов резервного копирования и восстановления не менее важно для обретения уверенности в том, что системы действительно можно восстановить в случае сбоя.

Возможности кластеризации серверов

Важно понимать возможности кластеризации серверов. Кластеризация серверов устраняет простои, вызванные программными сбоями, проблемами на уровне физического сайта или аппаратными сбоями. Кластеры серверов являются частью решения:

• Сбои приложений / служб: Сбои приложений или служб из-за критических программных ошибок или проблем с основными службами обрабатываются кластерами серверов. Кластеризация обеспечивает непрерывную работу при некоторых причинах сбоев приложений / служб, которые переносят рабочую нагрузку на другие узлы.
• Аппаратные / системные сбои: Кластеры серверов предоставляют решение для аппаратных сбоев, которые нарушают непрерывное обслуживание. Аппаратные сбои могут быть вызваны плохой оптимизацией, перегревом или просто устареванием каждой части системы, такой как процессоры, память, блоки питания и жесткие диски. Кластеризация обеспечивает резервирование за счет поддержания доступности сервисов.
• Сбои сайта: Кластеризация устраняет сбои сайта, вызванные посторонними факторами, такими как стихийные бедствия или перебои в подаче электроэнергии. Распределяя ресурсы между разными сайтами, кластеры серверов гарантируют, что службы будут продолжать работать даже при возникновении проблем, связанных с конкретным сайтом.

Преимущества кластеризации серверов

Кластеры помогают преодолевать недостатки в технологии, веб-сайте и управлении программным обеспечением. Это означает, что кластеризованная среда гарантирует постоянное подключение вашего продукта к сети и минимизирует риски незапланированных простоев и существенных сбоев.

Гибкость и масштабируемость

Хотя один сервер может использовать множество процессов, реализация многосерверной архитектуры с несколькими серверами в сочетании с кластеризацией в целом повышает масштабируемость и гибкость всех серверов. Кластеризация упрощает масштабирование одного сервера в ответ на растущие потребности в ресурсах.

Повышена доступность и производительность

Кластеры эффективны, и есть веские причины инвестировать в них. Они обеспечивают резервирование оборудования и непрерывную работу, следовательно, повышая производительность веб-сайта. Например, кластеры позволяют ускорить работу веб-сайта или программного обеспечения за счет улучшения связи между одновременными подключениями в случаях с выделенным сервером базы данных, следовательно, повышая эффективность.

Снижение затрат на ИТ

Компаниям нужна согласованная серверная архитектура со встроенным резервированием для обеспечения постоянной доступности сервисов и функционирования как единой системы. Кластеризация удовлетворяет этим потребностям, сокращая периоды простоя для снижения затрат и эффективного получения дополнительных доходов.

Настраиваемая инфраструктура

Заблуждение большинства людей заключается в том, что кластерные решения принадлежат крупным организациям. Эта инфраструктура легко настраивается и, следовательно, подходит для любой компании, независимо от ее размера. Это предлагает эффективное решение в случае оптимизации рабочего процесса, но при этом очень гибкое в отношении многих бизнес-потребностей.

Заключение

Кластеризация серверов — это решение для повышения надежности, масштабируемости и производительности вашей сети. Кластеры обеспечивают непрерывность предоставления услуг за счет эффективного управления сбоями приложений, оборудования и сайта, снижая вероятность внезапных сбоев. Кроме того, кластеризация может значительно снизить затраты за счет повышения эффективности и предоставления адаптированной инфраструктуры, масштабируемой для бизнеса любого размера. Инвестиции в кластеризацию серверов создают надежную платформу для обеспечения бесперебойной работы, а также удовлетворения спроса на ресурсы с растущей скоростью.

FAQ