团结才是力量——浅析服务器集群系统技术
整机外设
从小型机到集群系统
对大型企业、图书馆和信息港等数据中心来说，它们所保存的经营报表、图书内容和信息资料等数据不但容量巨大，而且每年的增长幅度也相当惊人。正因为数据量庞大，对管理设备的性能和稳定性要求相当严格，所以数据中心的高端管理领域，以前一直是由IBM AS400、SUN E10000和HP 9000等采用RISC架构的小型机一统天下。不过采用小型机的缺点也是显而易见的，比如价格昂贵、维护成本高、需要专业管理操作人员等等。
那么，有没有一种价格低廉、管理简便、但性能又能满足要求的方案呢？答案当然是肯定的。在商务服务器领域，ClusterSystem集群系统的出现，填补了这个空白。
小知识
所谓集群系统，指的是通过专用软件和硬件，将两台或多台服务器组成服务器集群，以提高系统运行的速度和可靠性，同时减少故障时间，为用户提供一个崭新的、强大的数据库服务器平台。所以，集群系统自1999年问世之后，便受到了市场广泛的关注。
对于其中复杂的技术原理，我们可以用一个形象的比喻来向读者朋友们解释：比如有一件重达数百斤的货物(数据资料)需要进行搬运(管理)。如果我们只能让一个人来完成这个工作的话，那他必须是一个身强体壮的大力士(RISC小型机)。但我们如果找一群普通人(IA服务器)，虽然他们单独一人不可能完成任务，但只要说明搬运的地点、搬运方式等要求(专用操作系统和软件)，他们便可以团结起来组成一个团队(集群系统)，完成他们单人不能完成的工作。这个团队共用一个名称(计算机名)，上级(管理员)只面对一个人发布命令(管理维护)，并由他负责进行传达。当其中一个人出现意外(死机)时，其他人可以即时接管他的搬运工作(应用程序)。
集群系统的种类和配置
集群系统是一个标准硬件、专用硬件与软件相结合的综合工程。在实际的应用中，根据用户的数据量、运行速度和可靠性要求不同，可以分成多种方案。业界一般按照集群单元进行分类，可以分成双节点系统和四节点系统两种。其中双节点系统可以分为双机镜像服务器和双机+磁盘阵列柜。而高性能服务器集群系统则是基于四节点的更大集群，四节点构成一个工作单元，最多可联16个工作单元，可支持32个CPU、32GB内存。综合性能已经可以与传统的RISC小型机和中型机抗衡。
双机镜像服务器是最基本的集群系统配置方案(图1)，只要准备两台IA服务器，配置硬盘镜像卡后就可以建立集群系统。用户还可以根据需要添加存储硬盘，在某些软件中，服务器镜像卡还可以用标准网卡代替。双机镜像服务器是硬件配置最简单，价格最低廉的方案，但由于需要运行镜像软件进行数据同步，通过网络进行数据镜像，占用了服务器本身的资源，所以与镜像服务器的性能相比，单机服务器要略低一些。双机镜像服务器的优点是价格低廉、容易实现，缺点是性能较低。通常用于预算较少，数据传输量不大的用户，如中小型企业、小型数据库等等。
我们从拓扑图和方案名称上可以发现，双机加磁盘阵列柜(图2)其实是双机镜像服务器方案的加强型方案。与双机镜像方案相比，此方案在设备中多出了一个磁盘阵列柜，两台服务器通过SCSI卡与阵列柜里的硬盘连接，运行的数据全部存储在这个磁盘阵列柜中。当主机A出现故障时，主机B直接接替主机A，从磁盘阵列中读取数据继续运行。由于不需要通过网络镜像，不会产生数据不同步的问题，所以这种集群方案的服务器性能要比双机镜像方案高出很多。由于这种方案在性能、价格、稳定性等各方面都可以达到最佳平衡，所以在大型数据库、大型行业用户中得到了广泛应用。在整套方案中，如果磁盘阵列柜出现逻辑或物理故障，所有数据都将丢失，后果相当严重。所以选择一台质量可靠、服务优良的磁盘阵列柜就相当重要，现在市场上口碑较好的有DELL、STARDOM、精业等品牌。目前国内外的各大IT厂商，都推出了基于这种结构的集成系统组件方案，如HP的双控容错系统、联想的万全NS系统等。有的还引入了千兆网络、光纤连接等高性能技术，这对于集群速度和可靠性提升，都起到了积极作用。
四节点方案是集群系统中的高端方案， 它采用四个拥有存储设备和交换设备的节点组成一个工作单元，虚拟成一个容错主机工作，四台服务器共享一台磁盘阵列柜。在这样的集群系统中，配置方案是冗余的，可以全面防止单点失效。四台服务器并行处理任务，减少资源闲置，且并行处理，大大提高了系统的总体处理能力；而当有一个或几个节点出现故障时，由其他的节点接管工作，整个集群系统仍在正常工作，从根本上消除了停机的可能。这套方案虽然成本高昂，但是特别适合那些不能停机的重要及敏感行业。
此外，在高端集群系统方案中，还大量引入了冗余设备，如冗余服务器、冗余UPS、多交换机等，甚至还具有两套供电电源。这些措施都有效降低了因节点失效而造成的不良影响，使整个系统的安全性达到了高端数据库应用级别。
写在最后
随着服务器硬件系统与网络操作系统的发展，集群系统在可用性、可靠性、系统冗余等方面还会进步。现在的数据中心管理领域里，利用服务器集群技术，依靠完备的维护和周密的计划，数据系统被破坏的几率已经越来越小。在未来的日子里，服务器集群技术还将在数据管理市场上获得更广泛的应用。