Серверні кластери, Локальні мережі, статті

Сергій Сєдих, ©комп’ютерна газета

За прогнозами аналітиків Standish Group International, прийдешні два роки принесуть загальносвітове зростання кількості встановлених кластерних систем на 160%. Настільки бурхливі передбачувані темпи розвитку цієї поки ще екзотичної технології свідчать про те, що у кластерів нарешті з’явився масовий ринок. Багато в чому цю заслугу можна віднести на рахунок Інтернету, пред’являє сьогодні найжорсткіші вимоги до апаратної обчислювальної платформі.

Склалося так, що кластеризація, будучи невід’ємною частиною менфреймових систем, дуже довго шукала свій шлях до Intel-платформі. Корпоративні сервери, спочатку призначені для роботи в поодинці, а також головні Intel-орієнтовані серверні операційні системи Windows NT і Linux виявилися непристосованими до підтримки спільної роботи серверів. А тим часом надійності окремих серверів сьогодні недостатньо, щоб підтримувати роботу таких додатків, як системи он-лайнової обробки транзакцій, системи електронної комерції, СУБД, сховища даних, системи документообігу.
Проблема впровадження високонадійних систем зберігання та он-лайнової обробки даних постає перед організацією, коли вона досягає такого рівня розвитку, при якому потрібно забезпечувати безперебійне обслуговування безлічі клієнтів, часто цілодобово і всі 365 днів на рік.
Найбільш розповсюджені системи в даному випадку вже не забезпечують ні збереження даних, ні їх своєчасну обробку. За відносно низьку вартість доводиться платити самим високим рівнем відмовостійкості – Не більше 99%. Це означає, що близько 4 днів в році інформаційна структура підприємства буде непрацездатна. На перший погляд, це не так багато, враховуючи те, що сюди входять і планові простої для проведення профілактичних робіт або реконфігурації. Але клієнтові, наприклад, користувачеві системи оплати за кредитними картками, байдуже, з якої причини він залишиться без обслуговування. Він буде незадоволений і стане шукати іншого оператора.
Дорогі високонадійні обчислювальні системи – кластери – забезпечують надійність 99,999%. Цього вже цілком достатньо, так як тут простої становлять не більше 5 хвилин на рік. Даний тип систем характеризується підвищеними, хоча і виправданими, витратами на підтримку і установку і вимагає спеціально навченого персоналу. Ці системи зазвичай не можуть купуватися в готовому виконанні і пропонуються як индивидульно настроюються рішення.
Отже, до переваг кластерів відносяться найвища надійність, продуктивність, можливість забезпечення централізованої обробки і зберігання даних, масштабованість і гнучкість, тобто можливість швидкого та автоматичного перерозподілу обчислювальних ресурсів усередині системи.
До недоліків кластерних систем можна віднести складність і відносну дорожнечу реалізації, необхідність постпродажного обслуговування, а також відсутність єдиного стандарту. До речі, стандарт знаходиться на стадії розробки і схвалений всіма провідними світовими провайдерами кластерних рішень, однак по суті він ще не заробив. Про нього мова піде нижче.
типи кластерних конфігурацій
Існує кілька варіантів конфігурації кластерних систем. Різні варіанти відповідають вимогам різних додатків і, природно, відрізняються за вартістю і складності реалізації. Кластери будуються за схемами “активний-активний”, “активний-резервний” і “SMP” (система з симетрично-паралельною обробкою). Широке застосування знайшли також так звані “псевдокластери”, тобто системи самостійних серверів з спільно використовуваними підсистемами зберігання. Псевдокластери є найбільш дешевим варіантом обчислювального комплексу підвищеної надійності, однак вони не забезпечують більшості корисних функцій кластерів.
Схема “активний-активний” – це саме універсальне рішення для компанії, що має інтегровану інформаційну систему, де лише частина ресурсів задіяна для виконання критичних по надійності додатків. В такій системі в простому випадку є активний сервер, що виконує найбільш важливі програми, і резервна машина, яка може знаходитися в режимі очікування або ж вирішувати менш критичні завдання. При збої активного сервера всі його програми автоматично переносяться на резервний, де в свою чергу закінчують роботу програми з більш низьким пріоритетом. Така конфігурація дозволяє виключити уповільнення роботи критичних додатків – користувачі просто не помітять жодних змін. Решта схеми не дозволяють зробити цього.
Конфігурація “активний-активний” має на увазі виконання всіма серверами кластера окремих додатків однаково високого пріоритету. У разі збою програми з непрацюючою машини розподіляються за рештою, що, звичайно, позначається на загальній продуктивності. Кластери “активний-активний” можуть існувати лише як виділених систем і не дозволяють запускати низькопріоритетні завдання типу підтримки офісної роботи.
Системи з симетрично-паралельною обробкою даних (SMP) є найбільш потужною і повноцінної реалізацією кластерної технології. Як випливає з їхньої назви, все критичні програми виконуються відразу усіма серверами системи. Ця конфігурація вимагає найвищого ступеня інтеграції ПЗ, забезпечуючи не тільки високу надійність роботи критичного додатки, а й недосяжну в інших випадках продуктивність.
Оптимальними мережевими технологіями з’єднання серверів, а також підсистем зберігання в кластері є SCSI і оптоволокно. Зараз у високопродуктивних кластерах все більше починає застосовуватися Fibre Channel, як найбільш продуктивна і функціональна технологія комунікації.
Підсистеми зберігання даних, спільно використовувані серверами кластера, також повинні відповідати вимогам високої надійності, високої доступності та швидкодії. Сьогодні оптимальним рішенням є застосування RAID-масивів. Масиви RAID підтримують різні телекомунікаційні технології і належать до різних цінових категорій, що робить технологію RAID універсальним рішенням, легко підстроюваним під конкретну систему.
Спеціальне програмне забезпечення – ось що об’єднує сервери в кластери. Багато сучасних корпоративні програми та операційні системи мають вбудовану підтримку кластеризації, але для того щоб система працювала злагоджено, а користувачі не відчували проблем, потрібно встановити спеціальне ПЗ проміжного рівня, що забезпечує безперебійну роботу і прозорість кластера. Це ПО відповідає в першу чергу за злагоджену роботу всіх серверів і забезпечує формування і реконфігурацію кластера після збоїв, дозволяючи виникають в системі конфлікти.
Сервери в кластері “спілкуються”, повідомляючи один одного про свою працездатності, за допомогою сигналів “серцебиття” (heartbeat). Heartbeat-сигнали передаються по тим же каналам, що й дані, проте у великих кластерах для цього виділяють спеціальні лінії, так як кластерне ПЗ повинно отримувати сигнал серцебиття кожного сервера з певним часовим інтервалом, і в разі неотримання (наприклад, через зайнятість лінії) сервер вважається непрацюючим і кластер автоматично переконфігуріруется. Так само автоматично вирішуються конфлікти між серверами, коли при запуску кластеру виникає проблема вибору “ведучого” сервера або групи серверів, завдання яких – сформувати новий кластер.
Крім цього, ПО проміжного рівня забезпечує розподіл навантаження по вузлах кластера, відновлення роботи додатків збійних серверів на доступних вузлах, а також моніторинг стану апаратної і програмної середовищ. Існує і ще одна важлива перевага цього ПЗ: воно дозволяє запускати на кластері будь-який додаток без попередньої адаптації до нової апаратної архітектурі, що дає можливість використовувати кластеризацію як універсальне рішення для всієї інформаційної структури організації.
Прикладом кластерного ПЗ для Intel-архітектури є Novell High Avaibility Server (NHAS) для серверів NetWare. Мабуть, це одне з найбільш потенційно широко застосовуються і дешевих рішень для мереж на базі Novel NetWare, NHAS на основі NDS (Novell Directory Services) дозволяє з’єднати кілька файл-серверів NetWare в кластер з функціями автоматичної реакції на збої (за допомогою перенесення навантаження на активні сервери) і роботи з розділяються підсистемами зберігання.
Інші відомі кластерні продукти для архітектури Intel випускають компанії Veritas, Compaq. Кластерна служба також включена в Windows 2000.
У грудні 1997 року Compaq, Intel і Microsoft оголосили про початок розробки стандарту кластерної архітектури, основною ідеєю якого стала можливість об’єднання в кластери недорогих масових серверів. Названий Virtual Interface Architecture 1.0 стандарт не залежить від апаратної, програмної та мережевої архітектури і реалізує принцип надання користувальницьким процесам віртуальних інтерфейсів з мережевий середовищем в кластерної системи. До проекту вже приєдналися більше ста фірм, серед яких всі основні постачальники апаратних і програмних компонентів корпоративних інформаційних систем, такі, як 3Com, Hewlett-Packard, Oracle та ін
Епоха масових кластерних систем тільки починається, і відповідні технології ще належить освоїти. Ясно одне: найближче майбутнє за кластеризацією, адже ця технологія дає реальний шанс зберегти існуючі інвестиції в апаратне забезпечення, ефективно розширивши обчислювальні потужності відповідно до сучасних вимог.

Схожі статті:


Сподобалася стаття? Ви можете залишити відгук або підписатися на RSS , щоб автоматично отримувати інформацію про нові статтях.

Коментарів поки що немає.

Ваш отзыв

Поділ на параграфи відбувається автоматично, адреса електронної пошти ніколи не буде опублікований, допустимий HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

*

*