服務(wù)器集群技術(shù)方案

服務(wù)器集群技術(shù)方案一、概念與定義集群(Cluster)技術(shù)是發(fā)展高性能計算機的一項技術(shù).它是一組相互獨立的計算機，利用高速通信網(wǎng)絡(luò)組成一個單一的計算機系統(tǒng)，并以單一系統(tǒng)的模式加以管理。其出發(fā)點是提供高可靠性、可擴充性和抗災(zāi)難性。一個集群包含多臺擁有共享數(shù)據(jù)存儲空間的服務(wù)器，各服務(wù)器通過內(nèi)部局域網(wǎng)相互通信。當一臺服務(wù)器發(fā)生故障時，它所運行的應(yīng)用程序?qū)⒂善渌?wù)器自動接管.在大多數(shù)模式下,集群中所有的計算機擁有一個共同的名稱，集群內(nèi)的任一系統(tǒng)上運行的服務(wù)都可被所有的網(wǎng)絡(luò)客戶使用。采用集群系統(tǒng)通常是為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和網(wǎng)絡(luò)中心的數(shù)據(jù)處理能力及服務(wù)能力。集群分為同構(gòu)與異構(gòu)兩種，它們的區(qū)別在于：組成集群系統(tǒng)的計算機之間的體系結(jié)構(gòu)是否相同。集群計算機按功能和結(jié)構(gòu)可以分成以下幾類：高可用性集群High-availability(HA)clusters負載均衡集群Loadbalancingclusters高性能計算集群High—performance(HPC)clusters網(wǎng)格計算Gridcomputing高可用性集群一般是指當集群中有某個節(jié)點失效的情況下,其上的任務(wù)會自動轉(zhuǎn)移到其他正常的節(jié)點上。還指可以將集群中的某節(jié)點進行離線維護再上線，該過程并不影響整個集群的運行。負載均衡集群負載均衡集群運行時一般通過一個或者多個前端負載均衡器將工作負載分發(fā)到后端的一組服務(wù)器上，從而達到整個系統(tǒng)的高性能和高可用性.這樣的計算機集群有時也被稱為服務(wù)器群(ServerFarm)。一般高可用性集群和負載均衡集群會使用類似的技術(shù)，或同時具有高可用性與負載均衡的特點.Linux虛擬服務(wù)器（LVS）項目在Linux操作系統(tǒng)上提供了最常用的負載均衡軟件。高性能計算集群高性能計算集群采用將計算任務(wù)分配到集群的不同計算節(jié)點而提高計算能力，因而主要應(yīng)用在科學(xué)計算領(lǐng)域。比較流行的HPC采用Linux操作系統(tǒng)和其它一些免費軟件來完成并行運算。這一集群配置通常被稱為Beowulf集群.這類集群通常運行特定的程序以發(fā)揮HPCcluster的并行能力。這類程序一般應(yīng)用特定的運行庫，比如專為科學(xué)計算設(shè)計的MPI庫。HPC集群特別適合于在計算中各計算節(jié)點之間發(fā)生大量數(shù)據(jù)通訊的計算作業(yè),比如一個節(jié)點的中間結(jié)果或影響到其它節(jié)點計算結(jié)果的情況。網(wǎng)格計算網(wǎng)格計算或網(wǎng)格集群是一種與集群計算非常相關(guān)的技術(shù)。網(wǎng)格與傳統(tǒng)集群的主要差別是網(wǎng)格是連接一組相關(guān)并不信任的計算機,它的運作更像一個計算公共設(shè)施而不是一個獨立的計算機。還有，網(wǎng)格通常比集群支持更多不同類型的計算機集合。網(wǎng)格計算是針對有許多獨立作業(yè)的工作任務(wù)作優(yōu)化，在計算過程中作業(yè)間無需共享數(shù)據(jù).網(wǎng)格主要服務(wù)于管理在獨立執(zhí)行工作的計算機間的作業(yè)分配。資源如存儲可以被所有結(jié)點共享，但作業(yè)的中間結(jié)果不會影響在其他網(wǎng)格結(jié)點上作業(yè)的進展。二、方案特色解決網(wǎng)絡(luò)擁塞問題，就近提供服務(wù)，實現(xiàn)地理位置無關(guān)性；為用戶提供更好的訪問質(zhì)量；提高服務(wù)器響應(yīng)速度；提高服務(wù)器及其他資源的利用效率。三、方案設(shè)計當前主流的集群方式包括以下幾種：服務(wù)器主備集群方式服務(wù)器主一備方式由一臺服務(wù)器在正常運行狀態(tài)提供對外服務(wù)，其它集群節(jié)點作為備份機，備份機在正常狀態(tài)下不接受外部的應(yīng)用請求，實時對生產(chǎn)機進行檢測，當生產(chǎn)機停機時才會接管應(yīng)用服務(wù)，因此設(shè)備利用率最高可達50%.主備方式集群如下圖所示，節(jié)點2為正常提供服務(wù)的服務(wù)器，運行多個應(yīng)用（pkgA,pkgB。。），節(jié)點1平時只監(jiān)控節(jié)點2的狀態(tài)，不對外提供服務(wù)，當節(jié)點2出現(xiàn)故障時，節(jié)點1將把兩個應(yīng)用接管過來，并對外提供服務(wù)。圖表錯誤!文檔中沒有指定樣式的文字。-錯誤!未定義書簽。主備方式集群服務(wù)器互備份集群方式多臺服務(wù)器組成集群，每臺服務(wù)器運行獨立的應(yīng)用，同時作為其它服務(wù)器的備份機，當主應(yīng)用中斷，服務(wù)將被其它集群節(jié)點所接管，接管服務(wù)的節(jié)點將運行自身應(yīng)用和故障服務(wù)器的應(yīng)用，這種方式各集群節(jié)點的硬件資源均可被應(yīng)用于對外服務(wù)?；浞绞郊喝缦聢D所示，節(jié)點1和節(jié)點2分別運行1個或多個不同的應(yīng)用，但只對外提供本地的主應(yīng)用，兩個節(jié)點之間互相進行監(jiān)控，集群中任何一個節(jié)點出現(xiàn)故障后，另一個節(jié)點把故障節(jié)點的主應(yīng)用接管過來，所有應(yīng)用服務(wù)由一臺服務(wù)器完成。圖表錯誤!文檔中沒有指定樣式的文字。-錯誤!未定義書簽。互備份方式集群這種方式的主要缺點在于：＞由于需要重新啟動數(shù)據(jù)庫核心進程，無法保證數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)連續(xù)不間斷地運行＞在系統(tǒng)切換的過程中，客戶端與服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)庫連接會中斷，需要重新進行數(shù)據(jù)庫的連接和登錄工作＞由于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)只能在一臺服務(wù)器上運行，另一臺服務(wù)器無法分擔系統(tǒng)的負載，實際上造成了客戶投資的浪費。在有些系統(tǒng)中，為了解決雙機負載分擔的問題，將應(yīng)用系統(tǒng)人為分割為兩個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，分別在兩臺服務(wù)器上運行.這種方式在一定程度上解決了負載分擔的問題，但給系統(tǒng)管理、統(tǒng)計分析等業(yè)務(wù)處理帶來了很多額外的復(fù)雜性服務(wù)器并行集群方式集群有多臺服務(wù)器構(gòu)成，同時提供相同的應(yīng)用，可以實現(xiàn)多臺服務(wù)器之間的負載均衡，提供大訪問量的應(yīng)用需求，如Web訪問及數(shù)據(jù)庫等應(yīng)用，服務(wù)器并行集群方式一般由應(yīng)用系統(tǒng)自身（如OracleRAC、中間件負載均衡等）或外部專用服務(wù)器負載均衡設(shè)備實現(xiàn)。圖表錯誤!文檔中沒有指定樣式的文字。-錯誤!未定義書簽。服務(wù)器并行方式集群以下是上述群集技術(shù)對比表:集群技術(shù)資源利用率故障收斂時間可靠性主備集群技術(shù)資源有效利用率低相對較慢較高互備集群技術(shù)資源有效利用率高相對較慢較高并行集群技術(shù)資源有效利用率高快高圖表錯誤!文檔中沒有指定樣式的文字。-1群集技術(shù)對比表Weblogic集群Weblogic集群由代理來實現(xiàn)負載均衡，通過將請求轉(zhuǎn)發(fā)到不同的管理服務(wù)器上來實現(xiàn)。代理是用來分發(fā)用戶請求，代理可以硬件設(shè)備也可以是軟件Web服務(wù)器，也可以用硬件代理來實現(xiàn)。軟件代理的實現(xiàn)相對簡單一下，硬件代理的性能強大些，而且穩(wěn)定性也優(yōu)于軟件代理。硬件帶來的廠家主要有：F5Networks>Radware、array、浪潮、趨勢等。軟件代理主要有:Apache、weblogic等HTTP服務(wù)器.Oracle數(shù)據(jù)庫集群RealApplicationCluster（以前稱作OracleParallelServer，OPS）用來在集群環(huán)境下實現(xiàn)多機共享數(shù)據(jù)庫，以保證應(yīng)用的高可用性.同時可以自動實現(xiàn)并行處理及均分負載，還能實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫在故障時的容錯和無斷點恢復(fù).RealApplicationCluster為大多數(shù)關(guān)鍵業(yè)務(wù)要求的數(shù)據(jù)庫環(huán)境提供了極高的性能和完善的糾錯功能。RealApplicationCluster允許集群系統(tǒng)或大型并行系統(tǒng)中的多個節(jié)點共享同一物理數(shù)據(jù)庫。RealApplicationCluster可以自動進行負載平衡、故障修復(fù)和規(guī)劃停機時間，以支持高可用性應(yīng)用程序。它還顯著地提高了大型數(shù)據(jù)倉庫和決策支持系統(tǒng)的性能。通過與并行查詢選件結(jié)合，它還提供了節(jié)點間的并行性和節(jié)點內(nèi)的并行性，以得到更高的性能。多服務(wù)器的Cluster(集群)結(jié)構(gòu)，因其具有高可靠性、大容量共享磁盤支持、以及無斷點的故障恢復(fù)，越來越受到業(yè)界的關(guān)注，越來越多的硬件廠商都相繼推出自己的Cluster機種和機型，它已經(jīng)成為硬件平臺的一個新的發(fā)展方向.Oracle公司在1989年率先推出ParallelServer選件，以支持這種體系結(jié)構(gòu)(Oracle6.2版).隨著Cluster技術(shù)自身的成熟，以及Oracle對這一技術(shù)的經(jīng)驗,RealApplicationCluster目前已能支持幾乎所有的Cluster集群系統(tǒng)。在share-nothing或shared-disk模式的集群系統(tǒng)上，RealApplicationCluster均可以實現(xiàn)多節(jié)點共享數(shù)據(jù)庫,并自動并行處理及均分負載，在數(shù)據(jù)庫故障時進行容錯和無斷點恢復(fù)處理。Oracle提供一個通用的、集成的分布式鎖定管理器(DLM)替代了原來的，由不同操作系統(tǒng)廠商提供的鎖管理器，從而提高了在大多數(shù)工作平臺上的執(zhí)行性能和可移植性.這些使得Oracle并行服務(wù)器的運行速度顯著加快。Oracle集成的DLM使Oracle并行服務(wù)器能夠跨平臺工作。當并行服務(wù)器中某節(jié)點失效，透明的應(yīng)用程序容錯能夠把用戶自動轉(zhuǎn)接到另一節(jié)點上繼續(xù)運行，應(yīng)用程序在用戶沒有察覺的情況下繼續(xù)執(zhí)行。這使周期性和非周期性發(fā)生故障的系統(tǒng)增大了連續(xù)可用性。進程的失效可以完全透明地轉(zhuǎn)移到另一節(jié)點上去，通過適當?shù)嘏渲?，可以指定所有查詢都在客戶端進行緩存，這樣它們便可以在轉(zhuǎn)移后的節(jié)點上重新設(shè)置。同時，還可以在沒有失效時預(yù)先與容錯節(jié)點建立一個連接，這樣可以減少容錯時在連接所花的時間。Oracle不僅支持第一代、第二代并行處理技術(shù)，還最先支持第三代多節(jié)點并行處理機.能夠在ClusterMode3及MPP結(jié)構(gòu)的各節(jié)點上實現(xiàn)并行處理,均分負載.Oracle并行處理技術(shù)的另一大優(yōu)勢在于，無論在任何平臺上，從單機到并行處理機，從OLTP應(yīng)用到OLAP應(yīng)用，Oracle數(shù)據(jù)庫均為同一核心，因此在不同平臺之間應(yīng)用系統(tǒng)可平滑移植，提高了開發(fā)效率，降低了維護費用。目前，Oracle并行服務(wù)器技術(shù)在業(yè)界處于絕對領(lǐng)先地位，已在全球數(shù)千個實際應(yīng)用系統(tǒng)中運行,經(jīng)過十多年的不斷完善和發(fā)展，其可靠性及穩(wěn)定性已得到徹底檢驗.與雙機熱備份方式相比,Oracle11gRealApplicationCluster并行服務(wù)器方式有以下優(yōu)點：＞各服務(wù)器共享一個數(shù)據(jù)庫,在正常運行時可以進行負載分擔，無需考慮應(yīng)用數(shù)據(jù)的人為分割＞并行服務(wù)器方式對應(yīng)用完全透明，在應(yīng)用程序設(shè)計和開發(fā)的過程中也不需要進行特殊編程，簡化了開發(fā)的復(fù)雜程度，同時今后系統(tǒng)擴展也無需修改應(yīng)用程序＞不需要重新啟動數(shù)據(jù)庫核心進程，縮短了故障造成的停機時間總結(jié)以上ORACLERAC的功能和特點,ORACLERAC主要具有如下好處：1.可伸縮性用戶或者中間層應(yīng)用服務(wù)器客戶，可以通過虛擬數(shù)據(jù)庫服務(wù)名連接到數(shù)據(jù)庫上。Oracle在集群中多個節(jié)點之間自動平衡用戶負載。不同節(jié)點上的RealApplicationClusters數(shù)據(jù)庫實例預(yù)訂所有數(shù)據(jù)庫服務(wù)或者部分子集數(shù)據(jù)庫服務(wù)。這使得DBA高度靈活地選定，連接到特定數(shù)據(jù)庫服務(wù)的特定應(yīng)用程序客戶是否可以連接到某些或者全部的數(shù)據(jù)庫節(jié)點.雖然每一個節(jié)點有一個不同的物理IP地址時，應(yīng)用客戶仍可以在一個邏輯數(shù)據(jù)庫服務(wù)名的水平上進行連接.因此客戶端對于不相關(guān)的事情如多服務(wù)器的多個地址可以毫不關(guān)心。隨著業(yè)務(wù)的增長，電子商務(wù)可以從容地增加處理能力。CacheFusion體系結(jié)構(gòu)直接地利用新節(jié)點的CPU和內(nèi)存資源。DBA無需用手工對數(shù)據(jù)重新分區(qū)。這個優(yōu)點是這種體系結(jié)構(gòu)的副產(chǎn)品，因為有透明度的數(shù)據(jù)存取是CacheFusion的一項基本功能.CacheFusion體系機構(gòu)自動適應(yīng)快速變化的電子商務(wù)需求及隨之而來的工作負荷的改變°DBA也不必因為工作負荷變化而對數(shù)據(jù)進行手工的重新分區(qū).RealApplicationClusters通過動態(tài)地重新分配數(shù)據(jù)庫資源，從而在節(jié)點之間用最小化的磁盤I/O和低的延遲通信來優(yōu)化利用集群系統(tǒng)資源。這使得RealApplicationClusters可以從容實現(xiàn)增加的應(yīng)用吞吐量和優(yōu)化的響應(yīng)時間。高可用性RealApplicationClusters提供了真正的高可用性解決方案，關(guān)鍵的突破是在大多數(shù)數(shù)據(jù)庫恢復(fù)期間能提供完整的數(shù)據(jù)庫訪問。這使得RealApplicationClusters成為電子商務(wù)應(yīng)用所要求的24x7可用性的最佳平臺。RealApplicationClusters在高可用性上在三個關(guān)鍵領(lǐng)域勝出：＞提供了數(shù)據(jù)庫恢復(fù)期間的數(shù)據(jù)塊訪問＞透明的失效轉(zhuǎn)移對最終用戶屏蔽了系統(tǒng)失效＞N—1節(jié)點失效的容錯能力只要有一個數(shù)據(jù)庫節(jié)點幸存，RealApplicationClusters就能夠提供完全的數(shù)據(jù)庫訪問和相對不間斷的操作?？晒芾硇訰ealApplicationClusters實現(xiàn)了真正意義上的一個單系統(tǒng)訪問數(shù)據(jù)庫，它提供了從任何節(jié)點到所有磁盤設(shè)備和遠程高速緩存進行無縫數(shù)據(jù)訪問的能力.此單系統(tǒng)映像延伸到所有數(shù)據(jù)庫管理操作.安裝、配置、備份、升級以及監(jiān)控等操作只需進行一次，然后會自動發(fā)布到集群中所有節(jié)點上去.各種Oracle工具（如OracleUniversalInstaller、DatabaseConfigurationAssistant以及RecoveryManager）將發(fā)現(xiàn)集群數(shù)據(jù)塊中所有不同的節(jié)點并以它們?yōu)槟繕朔峙浣o想得到的任務(wù)。在Oracle11g的RealApplication