高校办公环境下的服务器集群技术应用

2019-11-30饶东

电子技术与软件工程 2019年9期

文/饶东

1 服务器集群概念

服务器集群指的是将不同的服务器通过群集软件和群集操作，以节点连接的方式集中起来，提供同一种集群服务。因为将不同台计算机连接起来，所以计算速度较快，且可以利用多台计算机做备份存储，当一台机器出现故障后还能保证整个系统正常运作。在集群系统中，每一个集群节点都有自己的资源，对自己的用户端负责，但同时又能实现资源的共享，拥有比单独工作的服务器更高的可用性和可扩充性。

2 服务器集群的特点分析

服务器集群有以下特点：

（1）所创建的集群系统能解决服务器硬件故障，也就是当一台服务器出现硬盘、内存或电源等故障时，其他服务器依然正常运作，这样就可以将这台故障服务器上的应用自动切换到其他无故障的服务器上，保证整个服务器集群系统依然可以正常运行。

（2）集群系统还能解决软件系统方面的问题。在计算机系统中，软件包括应用程序和数据，当应用软件系统和操作系统以及服务器三者之间任何一个出现故障问题后，系统便会停止向客户端提供服务，这时就会出现死机现象。但是在集群系统中，当一个服务器出现故障后其他服务器会将该服务器上的应用系统转接过去，这样就能继续向客户端提供服务。

（3）集群系统可以解决人为操作失误引起的问题，当管理员因为操作不当而引起某台服务器陷入停机问题后，通过集群系统监控可以及时用其他某台服务器去接管该故障服务器上的应用系统，避免人为操作不当而产生严重的故障问题。

3 服务器集群技术研究和具体应用

3.1 服务器集群技术分类

根据集群系统特征的不同可以分成三种集群系统。第一种是高可用性集群，这一类服务器集群的目标是为客户端提供高度可靠的服务，也就是利用集群系统的容错性向客户端提供不间断连续且可靠的服务，比如高可用文件服务器、数据库服务等应用。第二类是负载均衡集群，也就是通过集群系统将任务平均分配给不同的计算机处理，充分发挥集群系统的处理能力，提高工作效率。在具体应用时可以将高可用集群和负载均衡集群混合应用，这样向客户端提供的服务将更加高效和稳定。第三类是性能计算集群，这类集群系统运行的是专门开发的并行应用程序也就是将同一个任务或问题相关数据分发到不同的计算机上，这些计算机之间进行的是并行计算，同时可利用共享的资源实现计算。计算速度较快且计算精确度高，能解决单独运行时无法解决的问题，被广泛应用在天气预报、石油勘探和生物计算中。

3.2 高可用性集群技术的实际应用分析

本文以高可用性集群为例，简要谈谈在具体应用时常见的部署模式，分析技术应用特点和应用的原则。一般高可用性集群技术在设计部署时可以分成功能节点部署、服务接口部署、心跳系统和集群逻辑部署以及文件数据数据系统部署。

3.2.1 功能节点部署

高可用性集群技术应用的核心是功能节点部署，通过功能节点部署使服务器集群向客户端提供各种应用和服务。在设计时主要包括主节点的设计，和多个冗余辅节点的设计。其中冗余节点的设计可以提高服务器集群技术应用的高可用性和可扩充性，在实际应用时通过服务器表达这些功能单元。

首先，在服务器主机部署方面，主机是由处理器、主内存和相关外围线路构成，主机可以以计算模块方式接入到集群中。另外，可以利用虚拟机技术，以计算机硬件为基础虚拟多个不同的主机单元，这样就实现了软件和硬件的分离。其次，在操作系统部署时，UNIX操作系统具有技术成熟、高效安全和质量指标高的优势，部署起来简便且人性化程度高，管理员可结合实际工作环境快速安装和部署该操作系统。此外，在网络接口部署时根据集群系统实际工作环境选择，如果节点使用的是高速通信线路，则网络接入在集群服务器接口处部署。如果集群节点部署较为分散，注意网络节点作为集群系统的一部分，应将节点包含在集群逻辑内。通过网络线路实现各个节点的连接。总之，在功能节点部署时要保证节点的高可用性，同时要综合考虑硬软件设施，做好操作系统。应用系统和网络接口的选择与部署工作，保证每一个单一节点的可用性，保证服务效率。

3.2.2 服务接口部署

在服务器集群的应用中，用户是通过集群服务器接口实现对集群应用和服务的使用的，所以服务接口的设计和部署也非常重要。首先，在集群设计时要保证服务器接口的可用性，避免发生接口宕机问题，将接口容错设计放在设计首位。此外，值得注意的是服务网关只作为服务传输通道，而集群服务代理模式下则是直接通过代理服务器处理用户请求，并转为集群内部逻辑，实现统一调度。

3.2.3 心跳系统和集群逻辑部署

心跳系统是集群各个节点的通信通道，也是实现集群高可用性的根本保证。通过心跳系统实现集群各个功能节点的连接，并发送和共享节点资源，同时通过对心跳系统传输过来的信息的分析做出决策。在设计时要注意通过多条线路对传递信息加以验证，不能只使用单一的线路系统，必须保证服务器集群中各个功能节点可以实现同步更新。在集群逻辑部署中，则应尽可能选择单独部署模式，避免服务接口失效或功能节点故障问题，从而保证整个系统可以正常运行。

3.2.4 文件数据系统部署

关于文件数据存储部署技术，常见的有网络附着存储技术和存储区域网络技术两种，其中网络附着技术应用简单，且维护难度较低，主要是帮助用户解决存储容量扩容的问题，而存储区域网络数据文件存储技术在传输数据方面的可靠性较高，且性能良好。在服务器集群技术中，文件数据存储是在集群节点外部署的，该部署方式的优势是可以保证各个节点在数据访问时保持一致，从而提高数据文件访问存储的可靠性。