? 長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)于做IT的人員來(lái)說(shuō)可能會(huì)經(jīng)常聽見一個(gè)名詞，群集，什么負(fù)載均衡群集，高可用群集，雙活群集，這對(duì)于非相關(guān)人員來(lái)說(shuō)根本不明白是什么意思，好像群集很神秘，很高大上，其實(shí)群集的概念并沒(méi)有想象中那么復(fù)雜，本文老王會(huì)試著用比較簡(jiǎn)單的語(yǔ)言，來(lái)為大家分享我所學(xué)習(xí)了解的群集知識(shí)，盡量讓只有簡(jiǎn)單服務(wù)器 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)的朋友也可以聽懂，如果有說(shuō)的不對(duì)的地方歡迎指正

? 什么是群集呢，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，群集就是把一堆計(jì)算機(jī)組合起來(lái)做一件事情，把一堆計(jì)算機(jī)組合起來(lái)一起干活，它們就可以叫做群集，通常群集給人的感覺就好像是一個(gè)“整體計(jì)算機(jī)”在提供服務(wù)。

? ?

? 具體細(xì)化來(lái)講，群集又分為可以分為高可用群集，負(fù)載均衡群集，以及高性能計(jì)算群集，其中比較常見的是高可用性群集和負(fù)載均衡群集

? 什么是高可用群集呢，所謂高可用群集，即是說(shuō)該群集具備故障轉(zhuǎn)移切換機(jī)制，當(dāng)其中一臺(tái)服務(wù)器宕機(jī)，其它服務(wù)器可以快速的接管宕機(jī)服務(wù)器提供的服務(wù)，確保業(yè)務(wù)的持續(xù)可用性，例如，某公司有一個(gè)網(wǎng)站平臺(tái)，提供網(wǎng)頁(yè)端查詢服務(wù)，有一個(gè)前端和兩個(gè)后端，當(dāng)用戶在網(wǎng)頁(yè)查詢時(shí)，實(shí)際上前端會(huì)去把請(qǐng)求丟給后端去做查詢，如果我們做了高可用群集，這時(shí)候一旦一臺(tái)后端壞了，那么前端還可以繼續(xù)使用另外一臺(tái)后端進(jìn)行查詢，保證用戶可以正常查詢?cè)L問(wèn)。

? 這里的關(guān)鍵點(diǎn)在于，高可用群集，通常是用于后端，例如數(shù)據(jù)庫(kù)群集，虛擬化群集，應(yīng)用程序群集等有狀態(tài)運(yùn)行的服務(wù)，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，需要將宕機(jī)服務(wù)器上面運(yùn)作的內(nèi)容轉(zhuǎn)移至其它活著的服務(wù)器上繼續(xù)運(yùn)行。既然要做這種轉(zhuǎn)移，那么數(shù)據(jù)庫(kù)本身的實(shí)體，應(yīng)該存在哪里呢，通常情況下，高可用性群集里面數(shù)據(jù)庫(kù)一般會(huì)存在于共享的存儲(chǔ)中，即所有群集內(nèi)服務(wù)器都可以訪問(wèn)到的存儲(chǔ)，這樣當(dāng)切換時(shí)，就不需要實(shí)際上把數(shù)據(jù)庫(kù)拷貝轉(zhuǎn)移過(guò)去，真正轉(zhuǎn)移的，只是承擔(dān)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢服務(wù)器的這個(gè)角色，從而大大減少了轉(zhuǎn)移所需要花費(fèi)的時(shí)間，還有一種場(chǎng)景是所有群集內(nèi)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容都存放在節(jié)點(diǎn)本機(jī)，然后節(jié)點(diǎn)間相互做存儲(chǔ)的復(fù)制也是可以的。

? 還有個(gè)關(guān)鍵內(nèi)容，剛才我們說(shuō)過(guò)群集給人的感覺就好像是一個(gè)整體的計(jì)算機(jī)在提供服務(wù)，那么用戶或者是前端程序是怎么感應(yīng)到后端的群集的呢，通常情況下，不論是高可用群集，負(fù)載均衡群集，還是高性能群集，都會(huì)提供一個(gè)群集化的管理名稱，例如，當(dāng)我們從前端去查詢到后端服務(wù)器的時(shí)候，實(shí)際上我們是查的群集管理名稱，而不是去查單一的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器名稱，群集會(huì)幫我們和其中的節(jié)點(diǎn)建立聯(lián)系，這樣連接到群集化的管理名稱后，當(dāng)群集內(nèi)的服務(wù)器出現(xiàn)故障，群集會(huì)自己去根據(jù)情況做出處理相應(yīng)，重新挑選合適的節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)，對(duì)于使用方來(lái)說(shuō)是不會(huì)過(guò)多的感知的，前端或者用戶始終是訪問(wèn)同一個(gè)群集名稱。

這里我們說(shuō)了高可用群集的幾個(gè)特征，希望大家記住

1.高可用群集通常用于后端程序，例如數(shù)據(jù)庫(kù)，虛擬化主機(jī)

2.高可用群集通常情況下所有群集內(nèi)服務(wù)器都訪問(wèn)了共享存儲(chǔ)，便于發(fā)生故障快速轉(zhuǎn)移

3.高可用群集提供統(tǒng)一對(duì)外的群集化管理名稱

4.高可用群集主要用于提供有狀態(tài)服務(wù)的持續(xù)運(yùn)行，確保單臺(tái)后端節(jié)點(diǎn)宕機(jī)不會(huì)影響業(yè)務(wù)，可以提供故障轉(zhuǎn)移機(jī)制

除了以上四點(diǎn)，通常情況下高可用群集還應(yīng)該具備以下幾個(gè)特點(diǎn)

1.高可用群集應(yīng)該具備心跳檢測(cè)機(jī)制，即群集，群集節(jié)點(diǎn)間，應(yīng)該可以通過(guò)某種機(jī)制，得知對(duì)方是否存活，通常情況下群集系統(tǒng)會(huì)將次實(shí)現(xiàn)為ping檢測(cè)，實(shí)際旳握手檢測(cè)，或基于給定的API檢測(cè)

2.高可用群集中各個(gè)節(jié)點(diǎn)通常可以感應(yīng)到群集內(nèi)各個(gè)節(jié)點(diǎn)當(dāng)前承擔(dān)的群集角色，以便發(fā)生故障時(shí)可以進(jìn)行轉(zhuǎn)移

3.高可用性群集中各個(gè)節(jié)點(diǎn)通常可以感應(yīng)到群集內(nèi)節(jié)點(diǎn)的新增，添加，刪除，上線，下線等狀態(tài)。

4.高可用群集通常群集自身，以及各節(jié)點(diǎn)應(yīng)該具備自身健康監(jiān)測(cè)，通常實(shí)現(xiàn)為一種類似于投票的機(jī)制，每個(gè)節(jié)點(diǎn)確保自己是健康的情況下可以發(fā)出一個(gè)聲明(投票)，讓群集知道我當(dāng)前是可以提供群集功能的節(jié)點(diǎn)，當(dāng)整個(gè)群集內(nèi)如果不健康，即未能投票的節(jié)點(diǎn)(也可能是節(jié)點(diǎn)+見證) 達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，即會(huì)判定整個(gè)群集當(dāng)前不健康，不能正常提供群集工作，會(huì)出現(xiàn)停止提供服務(wù)，或暫停等狀態(tài)

以上為關(guān)于高可用性群集的簡(jiǎn)單介紹，及特征描述，在文章后面部分我會(huì)為大家進(jìn)行多次舉例，幫助大家理解高可用群集的概念

高可用群集常見的名詞解釋：

節(jié)點(diǎn)：通常指群集內(nèi)參與協(xié)作工作的單個(gè)服務(wù)器

群集應(yīng)用：通常是指運(yùn)行在一個(gè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了高可用性機(jī)制的群集上的應(yīng)用，群集會(huì)通過(guò)相應(yīng)的的檢測(cè)機(jī)制確保應(yīng)用的健康狀態(tài)，通常群集應(yīng)用會(huì)被托管運(yùn)行在群集中的單個(gè)節(jié)點(diǎn)上，當(dāng)該節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，群集會(huì)將群集應(yīng)用轉(zhuǎn)移至其它活著的節(jié)點(diǎn)上繼續(xù)運(yùn)行，保證群集應(yīng)用一直是可用的。

群集磁盤：通常是指高可用性群集內(nèi)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)為可以被群集內(nèi)服務(wù)器共同訪問(wèn)的共享磁盤，通常情況下在某一時(shí)刻單塊群集磁盤會(huì)被掛載上線在群集中的單個(gè)節(jié)點(diǎn)上

故障轉(zhuǎn)移群集：通常描述為一種高可用性群集類型，通常故障轉(zhuǎn)移群集指同一時(shí)刻群集內(nèi)只有一臺(tái)節(jié)點(diǎn)提供群集應(yīng)用的訪問(wèn)服務(wù)，當(dāng)這臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)，群集系統(tǒng)可以快速做出反應(yīng)，將故障節(jié)點(diǎn)上面承載的群集應(yīng)用轉(zhuǎn)移至其它活著的節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)。

計(jì)劃內(nèi)停機(jī)時(shí)間：已經(jīng)可以被預(yù)見，被預(yù)料的正常停機(jī)時(shí)間，例如群集服務(wù)器進(jìn)行計(jì)劃性的補(bǔ)丁修復(fù)，網(wǎng)絡(luò)切換，服務(wù)器升級(jí)等，通常計(jì)劃內(nèi)停機(jī)時(shí)間對(duì)于業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)是在可以被接受的范圍，可以在已知情況下利用實(shí)時(shí)遷移，在線轉(zhuǎn)移等技術(shù)完成轉(zhuǎn)移，最小化停機(jī)時(shí)間，順利完成計(jì)劃內(nèi)的維護(hù)工作

計(jì)劃外停機(jī)時(shí)間：不可被預(yù)見的，忽然發(fā)生的災(zāi)難性停機(jī)，例如在不知情的情況下服務(wù)器電源壞掉，硬盤不可訪問(wèn)，造成業(yè)務(wù)層面不可訪問(wèn)，是較為嚴(yán)重的，通常情況下企業(yè)會(huì)實(shí)現(xiàn)例如高可用性群集，或者災(zāi)難備份來(lái)應(yīng)對(duì)計(jì)劃外停機(jī)事件發(fā)生，通常情況下SLA的計(jì)算，真正會(huì)被承認(rèn)宕機(jī)時(shí)間的也就是說(shuō)的這段計(jì)劃外的停機(jī)事件

群集管理名稱：群集對(duì)外的一個(gè)集中的，邏輯的名稱，該名稱在域范圍，解析范圍內(nèi)應(yīng)該是唯一的，不可重復(fù)的，前端程序或者用戶訪問(wèn)群集始終是訪問(wèn)的群集管理名稱，也可以叫做群集對(duì)外名稱，通常情況下，如果在高可用性群集里面實(shí)現(xiàn)基于群集的高可用的應(yīng)用，也會(huì)有單獨(dú)的虛擬應(yīng)用名稱，這個(gè)名稱應(yīng)該是基于群集管理名稱創(chuàng)建出來(lái)的，或依附于群集管理名稱，群集管理名稱會(huì)提供的是一個(gè)邏輯的訪問(wèn)域名，或一個(gè)群集的IP地址，群集管理名稱或群集IP地址通常會(huì)綁定在活著的一個(gè)群集節(jié)點(diǎn)上，對(duì)于用戶和前端實(shí)現(xiàn)了邏輯屏蔽機(jī)制，前端只知道我去連接到這樣一個(gè)域名，但并不會(huì)知道群集內(nèi)有幾臺(tái)服務(wù)器在提供服務(wù)。

在高可用群集中通常又分為多種形態(tài)，以從運(yùn)行模式和群集存儲(chǔ)模式為例

高可用群集的運(yùn)作模式通常又分為主從模式，互備模式，雙主模式

主從模式：也叫做AP模式（active-passive）同一時(shí)刻一個(gè)群集應(yīng)用只能在一個(gè)節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行提供服務(wù)，當(dāng)前端或用戶通過(guò)群集管理名稱訪問(wèn)時(shí)只會(huì)有一臺(tái)服務(wù)器提供服務(wù)，這臺(tái)服務(wù)器扮演主服務(wù)器角色，其它服務(wù)器扮演備服務(wù)器角色，當(dāng)主服務(wù)器不可用時(shí)，群集會(huì)感知到主服務(wù)器壞了，然后切換至其它備服務(wù)器繼續(xù)提供服務(wù)。

互備模式：這種模式，有人也叫它是AA模式，對(duì)此嘛老王也是持有保留意見的，說(shuō)它是雙活的，似乎也無(wú)可非議，但平常會(huì)需要浪費(fèi)掉一半的群集計(jì)算資源這個(gè)。。。舉個(gè)例子，如果是一套數(shù)據(jù)庫(kù)群集，是可以做到多個(gè)實(shí)例，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的話，比如節(jié)點(diǎn)一是實(shí)例一的主節(jié)點(diǎn)，實(shí)例二的備節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)2是實(shí)例1的備節(jié)點(diǎn)，實(shí)例2的主節(jié)點(diǎn)，這樣以多花費(fèi)一半的資源的代價(jià)下實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)服務(wù)器都可以同時(shí)對(duì)外提供服務(wù)，但是，一旦節(jié)點(diǎn)1這時(shí)候出現(xiàn)故障，節(jié)點(diǎn)2就需要承載兩個(gè)實(shí)例，要實(shí)現(xiàn)這種模式的高可用性群集，需要做好服務(wù)器的規(guī)劃，確保每臺(tái)服務(wù)器都是可以承載兩個(gè)實(shí)例的配置才行。

雙主模式：也叫做AA(active-active)模式，在老王看來(lái)，真正的雙主，或者說(shuō)雙活A(yù)A模式群集，應(yīng)該是這樣的，例如在群集系統(tǒng)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡器機(jī)制，或者在群集系統(tǒng)前面再擺一個(gè)負(fù)載均衡器，真正的雙活模式，應(yīng)該是用戶訪問(wèn)時(shí)會(huì)通過(guò)負(fù)載均衡機(jī)制把用戶請(qǐng)求丟給群集里面一個(gè)節(jié)點(diǎn)，下一個(gè)用戶訪問(wèn)又是另外一個(gè)節(jié)點(diǎn)，這樣真正的節(jié)點(diǎn)同時(shí)對(duì)外提供服務(wù)，老王認(rèn)為才是真正的AA模式，目前看起來(lái)MySQL上的Amoeba是這樣，微軟的SOFS也是這樣。

從群集存儲(chǔ)模式區(qū)分

通常情況下分為

共享磁盤模式

? ?即所有群集節(jié)點(diǎn)都訪問(wèn)共享的群集磁盤，群集應(yīng)用數(shù)據(jù)也寫入到共享磁盤中，通常情況下此架構(gòu)下實(shí)現(xiàn)為AP模式較多，缺點(diǎn)就是會(huì)對(duì)群集資源進(jìn)行浪費(fèi)，同一時(shí)間只有一臺(tái)節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)，存儲(chǔ)是單一故障點(diǎn)，需要考慮存儲(chǔ)的高可用，少數(shù)群集應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)共享磁盤模式下的雙活，例如oracle rac，可以在使用共享磁盤的情況下，負(fù)載均衡各個(gè)節(jié)點(diǎn)負(fù)載，讓多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)對(duì)外提供服務(wù)。

無(wú)共享磁盤模式

? ?即所有每個(gè)群集節(jié)點(diǎn)都在節(jié)點(diǎn)本身寫入數(shù)據(jù)磁盤，不使用共享磁盤，但各節(jié)點(diǎn)之間可以進(jìn)行數(shù)據(jù)磁盤數(shù)據(jù)的同步，通常實(shí)現(xiàn)為主服務(wù)器和輔助服務(wù)器，主服務(wù)器提供讀寫服務(wù)，輔助服務(wù)器從主服務(wù)器復(fù)制數(shù)據(jù)庫(kù)，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，通常可以執(zhí)行手動(dòng)故障轉(zhuǎn)移，或配合見證機(jī)制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)故障切換，一些群集應(yīng)用也會(huì)提供輔助服務(wù)器的可讀功能，通常數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用中使用。

? ?有朋友看到這里可能會(huì)問(wèn)，有必要嗎，企業(yè)有必要做這種高可用性群集嗎，這東西涉及到這么多概念，其實(shí)真的很有必要，設(shè)想一下，一個(gè)云盤網(wǎng)站，或者一個(gè)購(gòu)物網(wǎng)站，肯定是希望24小時(shí)能夠正常提供服務(wù)的，一旦沒(méi)有實(shí)現(xiàn)高可用群集，那網(wǎng)站后臺(tái)只有一臺(tái)服務(wù)器，這臺(tái)服務(wù)器壞了，所有客戶都將無(wú)法訪問(wèn)購(gòu)物網(wǎng)站或者云盤網(wǎng)站，這對(duì)于運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)是災(zāi)難性的，會(huì)導(dǎo)致業(yè)務(wù)損失，喪失用戶對(duì)你網(wǎng)站的信心，因此，老王認(rèn)為凡是成熟的商業(yè)網(wǎng)站，都應(yīng)該實(shí)施高可用群集，來(lái)保證可以持續(xù)提供服務(wù)，即使沒(méi)有條件實(shí)施高可用群集，也應(yīng)該實(shí)施備份恢復(fù)等機(jī)制。

接下來(lái)負(fù)載均衡群集

? ?這類群集很好理解，我們上面講了高可用群集，或者說(shuō)是故障轉(zhuǎn)移群集，主要強(qiáng)調(diào)的是，群集應(yīng)用同一時(shí)間只在一個(gè)節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行，同時(shí)會(huì)讀取寫入內(nèi)容到共享磁盤，檢測(cè)到一臺(tái)節(jié)點(diǎn)宕機(jī)，群集會(huì)把角色服務(wù)等有狀態(tài)的內(nèi)容轉(zhuǎn)移至另外一個(gè)節(jié)點(diǎn)上繼續(xù)運(yùn)行。負(fù)載均衡群集主要倡導(dǎo)的概念和故障轉(zhuǎn)移群集有所不同，在負(fù)載均衡群集中，通常各節(jié)點(diǎn)間都是無(wú)狀態(tài)的，也并沒(méi)有共享磁盤，發(fā)生故障時(shí)候也不用把自身承載的內(nèi)容轉(zhuǎn)移給其它節(jié)點(diǎn)，因?yàn)樵谪?fù)載均衡群集中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的內(nèi)容都是一致的，冗余的，負(fù)載均衡群集只是提供一個(gè)均衡機(jī)制，可以確保用戶的訪問(wèn)請(qǐng)求，會(huì)在不同的，具備相同冗余內(nèi)容的節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行負(fù)載均衡，當(dāng)其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)不可用，負(fù)載均衡群集直接自動(dòng)路由到其它可用的節(jié)點(diǎn)上繼續(xù)為用戶提供服務(wù)。

? ?負(fù)載均衡群集，通常也叫做前端群集，它與故障轉(zhuǎn)移群集的相同點(diǎn)是他們都提供一個(gè)對(duì)外的群集訪問(wèn)名稱，當(dāng)用戶訪問(wèn)一個(gè)負(fù)載均衡群集時(shí)，感覺上就好像是在訪問(wèn)一臺(tái)服務(wù)器一樣，但其實(shí)負(fù)載均衡會(huì)根據(jù)算法去負(fù)載均衡，讓不同用戶訪問(wèn)到不同的服務(wù)器上。不同點(diǎn)在于，故障轉(zhuǎn)移群集需要進(jìn)行故障轉(zhuǎn)移，當(dāng)檢測(cè)到一個(gè)節(jié)點(diǎn)宕機(jī)，其它節(jié)點(diǎn)會(huì)檢查群集數(shù)據(jù)庫(kù)，查詢宕機(jī)節(jié)點(diǎn)承載服務(wù)，然后進(jìn)行上線。負(fù)載均衡群集則不會(huì)發(fā)生這種故障轉(zhuǎn)移過(guò)程，因?yàn)樨?fù)載均衡群集提倡的是無(wú)狀態(tài)的，每個(gè)節(jié)點(diǎn)上的資源都是一樣的，一個(gè)節(jié)點(diǎn)宕機(jī)，直接負(fù)載均衡至其它節(jié)點(diǎn)上，并不會(huì)產(chǎn)生離線上線角色轉(zhuǎn)移等事情。

? ?因此負(fù)載均衡群集特別適合于像是Web前端這樣的應(yīng)用，通過(guò)負(fù)載均衡讓每個(gè)節(jié)點(diǎn)都提供服務(wù)，最大化利用群集資源，在某些程度上也可以提供Web前端的處理能力

? 負(fù)載均衡群集系統(tǒng)通常具備以下特點(diǎn)

1.負(fù)載均衡群集系統(tǒng)通常可以設(shè)定基于IP、端口等進(jìn)行負(fù)載調(diào)度分發(fā)

2.負(fù)載均衡群集系統(tǒng)通常可以設(shè)定群集各節(jié)點(diǎn)負(fù)載均衡的比例，例如可以指定節(jié)點(diǎn)1承載60%的請(qǐng)求，節(jié)點(diǎn)20承載40%的請(qǐng)求

3.負(fù)載均衡群集系統(tǒng)通常可以設(shè)定優(yōu)先級(jí)，可以根據(jù)優(yōu)先等級(jí)進(jìn)行調(diào)度，排隊(duì)，丟棄，分配。

4.負(fù)載均衡群集系統(tǒng)通常可以基于上下文感知，例如根據(jù)不同的請(qǐng)求內(nèi)容，分配到不同的節(jié)點(diǎn)服務(wù)器。

5.負(fù)載均衡群集系統(tǒng)通常也需要心跳檢測(cè)機(jī)制，確保每次挑選出來(lái)提供負(fù)載均衡服務(wù)的機(jī)器都是健康可用的，負(fù)載均衡系統(tǒng)需要知道群集內(nèi)節(jié)點(diǎn)的存活狀態(tài)，當(dāng)其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)不可用時(shí)，下次群集將不會(huì)將負(fù)載均衡請(qǐng)求丟至該節(jié)點(diǎn)，通常實(shí)現(xiàn)為ping檢測(cè)，或?qū)嶋H的路徑網(wǎng)頁(yè)訪問(wèn)檢測(cè)。

? 通常情況常見負(fù)載均衡群集有微軟的NLB，ARR，linux下面的LVS、HAProxy、Nginx等解決方案

? 還有一種最簡(jiǎn)單的負(fù)載均衡群集實(shí)現(xiàn)方式，DNS輪詢，其實(shí)嚴(yán)格來(lái)講老王認(rèn)為這只是種簡(jiǎn)單的輪詢技術(shù)，并不能稱得上是負(fù)載均衡或者群集

? ?DNS輪詢做的，只是將同一個(gè)域名的訪問(wèn)解析到不同的服務(wù)器上，但是解析負(fù)載并不是均衡的，也并不是可控的，當(dāng)其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)宕機(jī)，DNS輪詢還會(huì)繼續(xù)輪詢到該地址，并不具備檢測(cè)機(jī)制，而且DNS通常還具備緩存機(jī)制，例如當(dāng)前域名解析到的服務(wù)器出現(xiàn)故障，你重新分配至其它服務(wù)器，但客戶端也并不會(huì)立刻可用，除非等到DNS緩存超時(shí)

? ?因此DNS輪詢系統(tǒng)通常用于最簡(jiǎn)單，對(duì)于負(fù)載均衡，故障轉(zhuǎn)移沒(méi)有過(guò)多要求的Web前端服務(wù)器，通常情況下使用DNS輪詢系統(tǒng)并不會(huì)單獨(dú)使用它，而是會(huì)配合nginx，arr，LVS等負(fù)載均衡群集技術(shù)一起實(shí)現(xiàn)。

? ?當(dāng)我們實(shí)現(xiàn)了負(fù)載均衡之后，假設(shè)現(xiàn)在是三個(gè)節(jié)點(diǎn)的一個(gè)負(fù)載均衡群集，提供一個(gè)群集訪問(wèn)名稱進(jìn)行訪問(wèn)，每次用戶發(fā)起訪問(wèn)，負(fù)載均衡群集會(huì)根據(jù)綜合調(diào)度策略，優(yōu)先級(jí)，上下文等算法選出一臺(tái)合適的節(jié)點(diǎn)來(lái)提供服務(wù)，這時(shí)候如果當(dāng)這臺(tái)節(jié)點(diǎn)壞掉，或者用戶被負(fù)載均衡到了其它節(jié)點(diǎn)上，那么用戶session如何處理是個(gè)問(wèn)題，例如當(dāng)前負(fù)載均衡群集是個(gè)購(gòu)物網(wǎng)站，用戶正在購(gòu)買東西添加至購(gòu)物車，這時(shí)候忽然節(jié)點(diǎn)1出現(xiàn)故障，負(fù)載均衡會(huì)自動(dòng)切換到節(jié)點(diǎn)2提供服務(wù)，但是，之前用戶已經(jīng)與節(jié)點(diǎn)1建立了session狀態(tài)鏈接，即用戶的登陸信息，會(huì)話信息，雖然說(shuō)負(fù)載均衡群集可以切換到其它節(jié)點(diǎn)繼續(xù)提供服務(wù)，但是之前在節(jié)點(diǎn)1建立的session則會(huì)丟失，即是說(shuō)，這時(shí)候一旦節(jié)點(diǎn)1壞了，切換到節(jié)點(diǎn)2，需要用戶重新登錄才可以，頻繁需要重新登錄這對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)是不可接受的，特別是對(duì)于一些嚴(yán)重依賴于session的網(wǎng)站

? ?因此實(shí)現(xiàn)了負(fù)載均衡群集之后，session存在哪里是個(gè)問(wèn)題，是使用session保持技術(shù)，還是將session存在數(shù)據(jù)庫(kù)，或單獨(dú)實(shí)現(xiàn)session server是值得思考的問(wèn)題。

? ?簡(jiǎn)單總結(jié)下，高可用群集通常指的是后端群集，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，會(huì)發(fā)生實(shí)際的故障轉(zhuǎn)移，將被宕機(jī)節(jié)點(diǎn)上已有的群集應(yīng)用，群集資源等有狀態(tài)性的資源服務(wù)，轉(zhuǎn)移至其它活著的節(jié)點(diǎn)上繼續(xù)運(yùn)行。

? ?負(fù)載均衡群集通常是指的前端群集，部署多個(gè)內(nèi)容一致的無(wú)狀態(tài)服務(wù)器，負(fù)載均衡群集根據(jù)綜合算法，將每次用戶的請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)至不同的合適的節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行工作，并不會(huì)發(fā)生有狀態(tài)的故障轉(zhuǎn)移，單臺(tái)節(jié)點(diǎn)下線，負(fù)載均衡只是自動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)請(qǐng)求到其它節(jié)點(diǎn)上。

? ?在講高性能計(jì)算群集之前，老王想先和大家談?wù)劮植际?#xff0c;以及分布式和群集的區(qū)別

? ?在老王看來(lái)，分布式主要強(qiáng)調(diào)的更多的是一種對(duì)于應(yīng)用處理實(shí)現(xiàn)的一種思維，算法的實(shí)現(xiàn)方式，分布式更多的時(shí)候指的是把一項(xiàng)工作，分?jǐn)偝啥鄠€(gè)小任務(wù)，交給不同的節(jié)點(diǎn)去處理，然后把多個(gè)節(jié)點(diǎn)處理的結(jié)果最終匯集出成果，分布式中的節(jié)點(diǎn)不同于群集，一個(gè)分布式節(jié)點(diǎn)可以是群集，也可以是單機(jī)，分布式的核心思維是利用多個(gè)節(jié)點(diǎn)分?jǐn)倎?lái)完成工作，每個(gè)節(jié)點(diǎn)完成的任務(wù)都是不一樣的，以眾人合力來(lái)達(dá)成同一個(gè)目標(biāo)，老王認(rèn)為這就是分布式的思想。

? ?而群集的概念相對(duì)來(lái)說(shuō)，主要是指將一組服務(wù)器結(jié)合在一起共同協(xié)作，群集主要強(qiáng)調(diào)的是，我們來(lái)共同維護(hù)這一件工作，保證這項(xiàng)工作始終是可以正常對(duì)外提供服務(wù)的，強(qiáng)調(diào)的是集中維護(hù)一件事，確保單一工作的持續(xù)可用或均衡負(fù)載。

? ?

? ?例如一家蛋糕店，要賣蛋糕，群集是為了確保賣蛋糕這件事始終是可以正常運(yùn)行的，例如如果是群集的思維，可能是正常情況下一個(gè)服務(wù)員賣蛋糕，這個(gè)服務(wù)員生病了，其它服務(wù)員立刻接受她的工作繼續(xù)賣蛋糕，這里我們把服務(wù)員形成了一個(gè)群集，賣蛋糕就是個(gè)群集對(duì)外訪問(wèn)名稱，他們共同完成賣蛋糕這一件事，群集還可能是開了多個(gè)窗口，有兩個(gè)服務(wù)員一起買蛋糕，這就是群集中所說(shuō)的雙活模式。

? ?不論是負(fù)載均衡群集和高可用群集，它們強(qiáng)調(diào)的概念都是利用多臺(tái)計(jì)算機(jī)做好同樣的一件事，這里關(guān)鍵的點(diǎn)在于，群集的概念中比較看重一致性，例如負(fù)載均衡群集，集中對(duì)外提供訪問(wèn)，但每臺(tái)機(jī)器必須內(nèi)容是一致的，故障轉(zhuǎn)移集群，必須確保每臺(tái)機(jī)器都能知道對(duì)方正在運(yùn)行的負(fù)載，發(fā)生故障時(shí)必須一致的把原節(jié)點(diǎn)承載的應(yīng)用進(jìn)行上線。

? ?

? ?分布式這個(gè)詞通常用于，分布式算法，分布式計(jì)算等詞語(yǔ)，通常它們指的都是通過(guò)一種，將一項(xiàng)工作，分解成多個(gè)小任務(wù)同時(shí)執(zhí)行，然后利用多個(gè)節(jié)點(diǎn)的能力，匯集起來(lái)完成整體的目標(biāo)，例如賣蛋糕這個(gè)例子，分布式的思維，強(qiáng)調(diào)的就是把賣蛋糕分解成多個(gè)步驟，例如1個(gè)服務(wù)員負(fù)責(zé)給客戶裝袋子，一個(gè)服務(wù)員負(fù)責(zé)給客戶取蛋糕，兩個(gè)服務(wù)員共同完成了賣蛋糕這件事。

? ?所謂的分布式群集，在老王看來(lái)，也是一種分布式技術(shù)和群集技術(shù)的整合，能夠?qū)崿F(xiàn)這種技術(shù)，前提要求群集必須要能夠支持識(shí)別這種分布式技術(shù)，然后分布式技術(shù)利用多個(gè)服務(wù)器組合起來(lái)形成的群集技術(shù)來(lái)完成分布式的計(jì)算。

??

? ?通過(guò)上述解釋相信大家可以看懂，群集主要強(qiáng)調(diào)的是把一組計(jì)算機(jī)組合起來(lái)協(xié)作工作，共同對(duì)外提供服務(wù)的能力，大家共同確保一件事的正常運(yùn)行，或多個(gè)節(jié)點(diǎn)每個(gè)節(jié)點(diǎn)都運(yùn)行同一件事的能力。?

? ?分布式主要強(qiáng)調(diào)的是將一件事分?jǐn)偝啥鄠€(gè)不同的小事，利用多個(gè)節(jié)點(diǎn)處理的能力來(lái)有效率的共同完成大目標(biāo)，實(shí)務(wù)應(yīng)用中，通常情況下，分布式多用于像是科研探索，工業(yè)計(jì)算，大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域，將真正復(fù)雜的事情，單臺(tái)服務(wù)器上執(zhí)行效率低的事情，分?jǐn)偟蕉嗯_(tái)服務(wù)器，利用多臺(tái)服務(wù)器的計(jì)算能力來(lái)共同完成這一件事。

? ?分布式計(jì)算技術(shù)也經(jīng)常被一些國(guó)際科研組織使用，通過(guò)我們每個(gè)人共享自己電腦閑時(shí)的運(yùn)算能力，進(jìn)行分布式運(yùn)算，完成后再把計(jì)算結(jié)果通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送回服務(wù)器，這樣的計(jì)算方式可以幫助一些進(jìn)行大型計(jì)算研究的機(jī)構(gòu)加速進(jìn)步的速度。

? ?說(shuō)到分布式計(jì)算，不得不提并行計(jì)算和串行計(jì)算，通常情況下在并行計(jì)算和串行計(jì)算都是指應(yīng)用程序運(yùn)行執(zhí)行的一種形態(tài)，例如，并行則是說(shuō)單個(gè)應(yīng)用可以同時(shí)在單機(jī)多個(gè)CPU下面執(zhí)行，或者是指同一時(shí)間，多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)處理運(yùn)算負(fù)載的能力。相對(duì)來(lái)說(shuō)，串行計(jì)算則是指運(yùn)算過(guò)程必須按照順序執(zhí)行，只有運(yùn)行完整個(gè)job才可執(zhí)行下一個(gè)。并行計(jì)算則是多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)運(yùn)行多個(gè)job，不需要等待前一個(gè)完成再進(jìn)行計(jì)算

? ?如果一個(gè)計(jì)算是串行工作的，即使它是在群集上跑的，也不是并行計(jì)算

? ?相對(duì)來(lái)說(shuō)，老王認(rèn)為分布式計(jì)算與并行計(jì)算差不太多，首先它們都對(duì)計(jì)算節(jié)點(diǎn)沒(méi)有過(guò)多的要求，節(jié)點(diǎn)服務(wù)器不必一定要使用專用的高級(jí)服務(wù)器，正常的商用服務(wù)器或者工作站都可以完成分布式計(jì)算，大體強(qiáng)調(diào)的都是將一項(xiàng)復(fù)雜的工作，分成多個(gè)子任務(wù)，然后節(jié)點(diǎn)執(zhí)行完成后匯集起來(lái)形成結(jié)果。

? ?通常情況下，分布式計(jì)算更加適用于在計(jì)算尋找模式的東西，分析計(jì)算，相加計(jì)算等。分布式的計(jì)算被分解后的小任務(wù)互相之間有獨(dú)立性，節(jié)點(diǎn)之間的結(jié)果幾乎不互相影響，實(shí)時(shí)性要求不高，比較松散化。

? ?并行計(jì)算則比較傾向于一些海量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理的場(chǎng)合，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的每一個(gè)任務(wù)塊都是必要的，計(jì)算的結(jié)果相互影響，要求每個(gè)節(jié)點(diǎn)的計(jì)算結(jié)果要絕對(duì)正確，并且在時(shí)間上做到同步

? ?解釋完了分布式之后，我們回過(guò)頭來(lái)看下高性能計(jì)算集群，也可以說(shuō)是高性能計(jì)算

? ?

? ?我們先來(lái)看看群集的關(guān)注點(diǎn)

? ?高可用群集更關(guān)注的是我這個(gè)群集對(duì)外提供的正常可用時(shí)間有沒(méi)有達(dá)到幾個(gè)九

? ?負(fù)載均衡群集群集更關(guān)注的是我這個(gè)負(fù)載均衡群集可以同時(shí)支持的訪問(wèn)數(shù)量，以及節(jié)點(diǎn)的負(fù)載情況是否符合預(yù)期

? ?高性能群集，則更加關(guān)注群集整體的計(jì)算性能，群集到底每秒能處理多少數(shù)據(jù)，群集處理數(shù)據(jù)的速度可以達(dá)到多塊，老王認(rèn)為高性能群集是個(gè)大的概念，它的目的是要群集獲取最快最高的計(jì)算能力，因此，一個(gè)高性能計(jì)算，可以能會(huì)包括分布式的job調(diào)度，并行運(yùn)行的能力，也可能會(huì)結(jié)合負(fù)載均衡，故障轉(zhuǎn)移等機(jī)制，確保計(jì)算能力的持續(xù)可用

? ?和我們前面說(shuō)的不同，高性能群集通常會(huì)采用專用的操作系統(tǒng)，專用的高端服務(wù)器，和我們平時(shí)用的普通商用服務(wù)器不同，高性能服務(wù)器通常會(huì)具備很多顆CPU，巨大的內(nèi)存，高性能服務(wù)器之間通常會(huì)使用最新最快最可靠的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，例如InfiniBand的網(wǎng)絡(luò)互連，單個(gè)高性能服務(wù)器硬件的處理性能在高性能計(jì)算中很重要，除了硬件外，通常高性能計(jì)算會(huì)通過(guò)專用的系統(tǒng)進(jìn)行管理控制，在管理過(guò)程中，可以把整個(gè)高性能群集的計(jì)算能力集中進(jìn)行分配處理，最終提供整個(gè)高性能群集計(jì)算能力。

? 通常情況下高性能計(jì)算群集更多的會(huì)被應(yīng)用于數(shù)學(xué)，工業(yè)，科研領(lǐng)域等，需要在短時(shí)間內(nèi)處理多維度的計(jì)算，這時(shí)候可以利用高性能計(jì)算群集的能力，來(lái)完成復(fù)雜的科學(xué)計(jì)算。

? 像是這些年除了高性能計(jì)算群集，也聽到有人提過(guò)超算，我們國(guó)家的神威，天河1號(hào)，天河2號(hào)等等，實(shí)際上老王老王認(rèn)為高性能計(jì)算和超算差不多，都是為了提供最高的性能和最快的處理能力，最早期的超算，通常指的是單一的大型機(jī)器，高速度，大容量，具備特殊的CPU內(nèi)存，當(dāng)時(shí)最早有美國(guó)ILLIAC-IV，歐洲尤金，中國(guó)銀河等等，最早的超級(jí)計(jì)算機(jī)只能用于政府，能源軍方，航天等，只有很少數(shù)的人可以用到，后來(lái)隨著信息化的逐漸發(fā)展，一些企業(yè)也有了需要用到超算能力的需求，怎么辦，于是后來(lái)開始提出做群集把，我們通過(guò)把一些高性能服務(wù)器通過(guò)高速網(wǎng)絡(luò)鏈接起來(lái)形成群集，然后群集利用每個(gè)節(jié)點(diǎn)的能力綜合起來(lái)提供整體運(yùn)算能力吧，于是后來(lái)開始有很多廠商推出這種高性能群集，將原來(lái)超級(jí)計(jì)算機(jī)一個(gè)龐然大物的運(yùn)算能力，由多個(gè)節(jié)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)實(shí)現(xiàn)。

? 甚至老王認(rèn)為我國(guó)的天河2號(hào)等超算，背后也是基于這種高性能群集技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，將多臺(tái)配置性能極高的節(jié)點(diǎn)盡可能的靠近，綜合利用他們的運(yùn)算能力一起完成并行的運(yùn)算，如果說(shuō)差異的話，老王認(rèn)為能夠稱得上是超算的，通常規(guī)模會(huì)比普通的高性能計(jì)算大一些，定制化的硬件會(huì)更多，更加特定化，例如天河2號(hào)可能會(huì)使用特定的CPU，特定的內(nèi)存，以及特定的服務(wù)器架構(gòu)，提供也運(yùn)算能力也更加強(qiáng)大。

案例總結(jié)

一個(gè)虛擬化群集，由多臺(tái)物理機(jī)組成，在群集中創(chuàng)建了虛擬機(jī)，存放在共享磁盤中，當(dāng)檢測(cè)到一臺(tái)物理機(jī)宕機(jī)，虛擬機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)移到其它節(jié)點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行。這是高可用群集

一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)群集，由多臺(tái)服務(wù)器組成，基于群集創(chuàng)建了數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)例，數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容存放在共享磁盤中，當(dāng)檢測(cè)到一臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器宕機(jī)，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器角色會(huì)轉(zhuǎn)移到其他節(jié)點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行。這是高可用群集

由多臺(tái)相同網(wǎng)站內(nèi)容的無(wú)狀態(tài)Web服務(wù)器組成，通過(guò)統(tǒng)一的域名訪問(wèn)，所有節(jié)點(diǎn)輪詢對(duì)外提供訪問(wèn)服務(wù)，一臺(tái)Web服務(wù)器下線，用戶自動(dòng)訪問(wèn)其他節(jié)點(diǎn)，這是負(fù)載均衡群集。

國(guó)際某組織，要探索外星文明，發(fā)起活動(dòng)組織每個(gè)人可以將電腦空閑的運(yùn)算能力集中起來(lái)，把探索任務(wù)細(xì)分到每個(gè)愿意提供運(yùn)算能力的電腦上面，將運(yùn)算結(jié)果執(zhí)行后返回給中央服務(wù)器，這是種分布式計(jì)算

某組織需要進(jìn)行每秒100萬(wàn)的運(yùn)算，需要并行處理多個(gè)維度的公式，將運(yùn)算程序丟給群集，群集快速完成返回運(yùn)算結(jié)果。這是種高性能計(jì)算。

以上為老王群集系列的開篇，雖然沒(méi)有像想象中那樣寫的盡善盡美，不過(guò)已經(jīng)用心了就好，希望會(huì)有朋友看到老王的這篇文章之后，能夠?qū)τ谝郧安焕斫獾膬?nèi)容多一點(diǎn)認(rèn)識(shí)，那怕多理解了一點(diǎn)點(diǎn)，老王也會(huì)很高興，嘛，就這樣，后續(xù)文章會(huì)都是偏技術(shù)，實(shí)踐性的，下篇開始講為大家講解微軟高可用群集的仲裁模式，以及在2008R2 2012R2 2016不同版本中的運(yùn)作形態(tài)實(shí)踐。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的浅谈群集与分布式基础知识的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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