Типы кластеров

Существующие в настоящее время топологии построения кластеров можно разделить на два основных типа: пассивный резервный сервер и активный резервный сервер.

Пассивный резервный сервер

Рис. 1 Кластер, построенный по методу “Пассивный резервный сервер”

В данной конфигурации (Рис. 1) все сервисы файлов, печати и приложений выполняются на основном сервере, в то время как резервный сервер не несет никакой нагрузки и находится в режиме ожидания. Связь между серверами поддерживается при помощи специального соединения (Heartbeat Link), по которому каждый из серверов обменивается служебной информацией и определяет работоспособность остальных узлов кластера (как в целом, так и отдельных подсистем и компонентов). В случае неисправности на первом сервере резервный сервер запускает у себя все необходимые приложения и начинает предоставлять пользователям те сервисы, которые недоступны на основном сервере.

Активный резервный сервер

Основное отличие данной конфигурации от предыдущей в том, что вычислительные ресурсы резервного сервера используются в повседневной работе. Преимущество такого подхода состоит в том, что пользователь имеет в своем распоряжении высокодоступную систему (сервер продублирован) и в тоже время может использовать все вычислительные ресурсы кластера. Это позволяет уменьшить общую стоимость системы, отнесенную к единице вычислительной мощности.

Можно выделить три основных подхода при построении кластеров с активным резервным сервером.

1. “Все продублировать”

Рис. 2 Кластер, построенный по методу “Активный резервный сервер”. Тип - “все продублировать”

Один из подходов - это “все продублировать” (Рис. 2), т. е. иметь полностью дублированные серверы с их собственными отдельными дисками. При этом возникает необходимость постоянно копировать данные с основного сервера на резервный, чтобы быть уверенным, что в случае возникновения сбоя, резервный сервер будет иметь правильные данные.

Несмотря на то, что данный подход обеспечивает высокодоступное решение, он имеет ряд недостатков:

• необходимость постоянно копировать данные означает, что часть вычислительных и сетевых ресурсов будет непрерывно использоваться для синхронизации
• даже при использовании самого быстрого сетевого интерфейса между серверами внутри кластера вероятны задержки при передаче информации, что, в конечном счете, может привести к десинхронизации в случае, если один сервер вышел из строя, и не все транзакции, произведенные с его диском, отразились на диске второго сервера.

Конфигурация с двумя дублированными серверами также имеет некоторые преимущества. Поскольку данные полностью продублированы, клиент может иметь доступ к любому серверу, что позволяет говорить о балансировке нагрузки в подобном кластере. К тому же узлы такого кластера могут быть разнесены географически, что делает конфигурацию устойчивой к катастрофам.

“Без разделяемых ресурсов”

При подходе, называемом “без разделяемых ресурсов” (Рис. 3), два сервера соединены с одним дисковым массивом, но каждый сервер управляет своим набором дисков. В случае возникновения неисправности на одном из серверов, оставшийся сервер берет на себя  управление его дисками. Такой метод устраняет необходимость в постоянной синхронизации данных между серверами и, тем самым, высвобождает дополнительные вычислительные и сетевые ресурсы. Однако в такой конфигурации диски могут стать SPOF (Single Point Of Failure), поэтому обычно используются накопители с применением технологии RAID.

Рис. 3 Кластер, построенный по методу “Активный резервный сервер”. Тип - “без разделяемых ресурсов”

“Полностью разделяемые ресурсы”

В данном случае (Рис. 5) все серверы в кластере имеют одновременный доступ к одному и тому же диску. Этот подход подразумевает наличие тщательно разработанного ПО, обеспечивающего множественный доступ к одному носителю. Так же как и в предыдущем случае, диски могут являться SPOF, поэтому обычно используются накопители с применением технологии RAID.

Аналогично предыдущему случаю в данном варианте отпадает необходимость в постоянной синхронизации данных между серверами. Тем самым высвобождаются дополнительные вычислительные и сетевые ресурсы.

 Рис. 5 Кластер, построенный по методу “Активный резервный сервер”. Тип - “Полностью разделяемые ресурсы”

Аналогично предыдущему случаю в данном варианте отпадает необходимость в постоянной синхронизации данных между серверами. Тем самым высвобождаются дополнительные вычислительные и сетевые ресурсы.

Таблица 1, приведенная ниже, суммирует различия, преимущества и недостатки всех перечисленных типов кластеризации.