集群系統(tǒng)介紹以及和小型機的對比

1、集群系統(tǒng)介紹以及和小型機的對比下面將詳細闡述集群系統(tǒng)的特點以及集群系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)的小型機系統(tǒng)在信息類服務(wù)領(lǐng)域中的優(yōu)勢。1、目前多數(shù)信息中心建設(shè)的目標Ø 高性能以及大規(guī)模數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘面對著日益飛速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，單個計算機系統(tǒng)的計算和應(yīng)用能力正在接受著無比巨大的考驗，在短短的幾年當中，一些主流業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量已經(jīng)從過去的幾個G擴展到了目前的幾十T甚至幾千T，而且這樣的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)還正在極大的速度增長著。例如一個安全系統(tǒng)的內(nèi)部信息中心常常要提供各種各樣的業(yè)務(wù)系統(tǒng)的功能如人口戶政系統(tǒng)、警員業(yè)務(wù)系統(tǒng)、罪犯資料系統(tǒng)等等，隨著人口流動能力的逐漸增大以及各種各樣新興的業(yè)務(wù)系統(tǒng)的上馬，對信息

2、中心機房服務(wù)器的硬件性能的需求也在不斷提高。并且，隨著犯罪分子的活動的復(fù)雜性的提高，在研究犯罪分子的規(guī)律的時候已經(jīng)不得不引入諸如數(shù)據(jù)挖掘的手段，而這往往是對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的極大的考驗。Ø 高可靠性信息中心作為一個政府信息的重要鏈路和服務(wù)提供的出口，在關(guān)鍵業(yè)務(wù)上對系統(tǒng)的可靠性要求是十分強烈的，通常一個數(shù)據(jù)中心需要對自身的系統(tǒng)機房的可靠性進行詳細地評估并針對這樣的可靠性評估制定一些相應(yīng)的可靠性策略。目前大多數(shù)的信息中心在關(guān)鍵業(yè)務(wù)上采用了傳統(tǒng)的單機方式或者雙機熱備的方式，但是這樣的辦法在可靠性上還是不能完全保證的，并且如果僅僅采用雙機熱備的方式，將會有大量的針對關(guān)鍵業(yè)務(wù)的主機服務(wù)器系統(tǒng)處于閑置

3、狀態(tài)，這顯然是對資源的極大浪費。Ø 高可擴展性信息中心的建設(shè)是一個長期持續(xù)的過程，信息中心的工作方向也會隨著上級機關(guān)各種不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)的相繼出臺而有所變動，對于飛速發(fā)展的硬件設(shè)備來說，一方面資金上不允許，一方面也會造成資源的極大浪費，所以我們并不會一次購進足夠多的設(shè)備，因此，整個系統(tǒng)的可擴展性將成為信息中心系統(tǒng)建設(shè)的一個至關(guān)重要的問題，那就意味著系統(tǒng)必須能夠一方面在升級的過程中不淘汰原有的系統(tǒng)，一方面又能最大地節(jié)約升級成本。目前多數(shù)信息中心的建設(shè)采用單機服務(wù)器或者小型機模式，這種模式的可擴展性相對較差，新增加的升級系統(tǒng)很難和原有的系統(tǒng)很好地進行工作，而增加的系統(tǒng)的性能又比原有系統(tǒng)優(yōu)異很

4、多，這就表示原有系統(tǒng)將直接被淘汰而無法繼續(xù)利用。Ø 高性能價格比信息中心建設(shè)在追求高性能和可擴展性的同時，還要考慮價格的因素，由于信息中心作為政府或者學校的支撐部門并不盈利，就意味著其資金的來源會收到一些外部的限制，因此考慮在得到相同性能的情況下花更少的錢，對于制定一個信息中心建設(shè)的策略是十分重要的。Ø 高可管理性信息中心是一個提供信息服務(wù)的部門，而信息的管理是十分復(fù)雜的，因此通常一個具有強大自管理和自協(xié)調(diào)能力的系統(tǒng)是信息中心的必要條件。而目前大多數(shù)的信息中心的網(wǎng)絡(luò)布線和電源布線的整理都往往可能花上整個信息中心所有員工兩天以上的時間，這是對管理性的強烈需求。Ø 低

5、管理成本在信息中心的建設(shè)中，不僅要考慮到購進系統(tǒng)設(shè)備的投資，還要考慮到在管理這些購進設(shè)備需要增加的投資，而管理成本通常包括管理人員的費用和培訓費用以及管理制度的費用等。目前很多信息中心中的服務(wù)器系統(tǒng)都零散地擺放并管理困難，這就無形中提高了管理的成本，一些信息中心采用Unix小型機的服務(wù)器，而對Unix小型機的管理成本也是十分昂貴的，這就意味著需要增加大量的額外投資。2、集群系統(tǒng)的優(yōu)勢和特點集群系統(tǒng)定義：利用標準的網(wǎng)絡(luò)將各種普通的服務(wù)器或者PC機連接起來，通過特定的方法，向用戶提供更高的系統(tǒng)計算性能、存儲性能和管理性能，同時為用戶提供單一系統(tǒng)映象功能的計算機系統(tǒng)。從定義中可以看到：l 使用標準的

6、網(wǎng)絡(luò)和普通的服務(wù)器意味著集群系統(tǒng)可以更好的實現(xiàn)資源的共享，對普通PC server或者服務(wù)器系統(tǒng)的配置可以直接移植到集群系統(tǒng)上，集群系統(tǒng)使用標準的而非特制的網(wǎng)絡(luò)就使得集群系統(tǒng)可以兼容以往已經(jīng)成型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如TCP/IP，那么意味著集群系統(tǒng)將可以集成過去的任何基于TCP/IP的應(yīng)用；l 提供更高的系統(tǒng)計算性能和存儲性能意味著集群系統(tǒng)具有很好的性能，其性能可以是集群系統(tǒng)節(jié)點的性能總和，一個集群系統(tǒng)的計算性能可以達到幾個T GHz，存儲性能甚至可以擴展至幾千T；l 集群系統(tǒng)的一個重要特征就是要實現(xiàn)單一系統(tǒng)映象，單一系統(tǒng)映象意味著用戶在使用集群系統(tǒng)的時候認為集群系統(tǒng)是一個單獨的計算機，只不過這個計算機

7、的性能更高罷了。下圖闡述了集群系統(tǒng)單一系統(tǒng)映象的涵義：圖1 單一系統(tǒng)映象的含義3、集群系統(tǒng)的應(yīng)用方式更好的整合這個特性利用了集群系統(tǒng)的單一系統(tǒng)映象的特性。讓我們看一下多功能應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)展，如圖：圖2 單獨的服務(wù)器上圖是以往的應(yīng)用服務(wù)器系統(tǒng)，這個系統(tǒng)采用了獨立的服務(wù)器，在獨立的服務(wù)器上安裝了一個操作系統(tǒng)，由這個單獨的操作系統(tǒng)對整個服務(wù)器進行管理，在管理上比較方便。但是這樣的系統(tǒng)會隨著后端服務(wù)請求的不斷增加而負擔沉重，最終會由于無法承受巨大的壓力而完全癱瘓。為了解決這樣的問題，人們將每種服務(wù)分別利用獨立的服務(wù)器進行提供，如圖：圖3 多個服務(wù)器上圖中，ftp服務(wù)器專門用來對ftp請求進行應(yīng)答，web

8、服務(wù)器專門用來對web請求進行應(yīng)答，這樣使用使得整個鏈路中的服務(wù)器不再出現(xiàn)瓶頸，系統(tǒng)也不會癱瘓了，但是，伴隨而來了另外一個問題就是，在這個系統(tǒng)中每一個服務(wù)器毫無關(guān)聯(lián)、系統(tǒng)管理員必須對每個系統(tǒng)進行分別的管理，這就無形中線性地增加了管理員的管理難度，提高了管理的成本。隨著這樣的服務(wù)器數(shù)量的不斷增加，單個管理員管理所有系統(tǒng)將不再可能。此時，集群系統(tǒng)則體現(xiàn)出了無與倫比的優(yōu)勢：圖4 集群系統(tǒng)在集群系統(tǒng)中，不再存在單個服務(wù)器的概念，與之對應(yīng)的集群內(nèi)部的節(jié)點機系統(tǒng)，每個節(jié)點機系統(tǒng)具有各自獨立的功能，與前面的多服務(wù)器系統(tǒng)不同的是，集群系統(tǒng)由于具備良好的單一系統(tǒng)映象能力，因此在管理集群系統(tǒng)的時候管理員在感覺上就

9、象是在管理單獨的計算機系統(tǒng)一樣簡單方便。利用集群系統(tǒng)的單一系統(tǒng)映象功能，用戶可以完全不必考慮集群系統(tǒng)內(nèi)部如何通訊，網(wǎng)絡(luò)和電源如何布線和提供，一個集群系統(tǒng)只需要外部提供一個電源接口和網(wǎng)絡(luò)接口，只需要外部提供一套顯示器及鼠標鍵盤系統(tǒng)，這和傳統(tǒng)的多服務(wù)器系統(tǒng)具有本質(zhì)的區(qū)別。利用集群系統(tǒng)，使用者可以極大的減少系統(tǒng)的故障檢查點，我們可以通過集群系統(tǒng)的單一系統(tǒng)映象功能了解到整個集群系統(tǒng)的信息以進行實時的監(jiān)控和管理。更高的性能事實上，在很多信息服務(wù)領(lǐng)域遇到的情況是，即使將某種單獨的服務(wù)運行在一個獨立的服務(wù)器上，這個獨立的服務(wù)器也可能承受不了外部網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用請求的巨大壓力。典型的應(yīng)用如web服務(wù)器的應(yīng)用，vod服

10、務(wù)器的應(yīng)用以及ftp服務(wù)器的應(yīng)用，這些應(yīng)用都會消耗大量的服務(wù)器本地資源，當請求數(shù)量不斷增多的時候，任何一個單獨的服務(wù)器都有可能陷入癱瘓，在這樣的情況下，集群系統(tǒng)再一次體現(xiàn)了強大的優(yōu)勢，因為集群系統(tǒng)為我們提供了性能更強的服務(wù)器系統(tǒng)，如圖：圖5 集群系統(tǒng)實現(xiàn)更高的吞吐率如上圖，利用單獨的服務(wù)器，如果某種服務(wù)器（例如web服務(wù)器）每秒鐘只能承受5000次請求，則當同一秒鐘內(nèi)有超過5000次用戶訪問服務(wù)器的時候，就會有一些用戶因為服務(wù)器不能承受更大的訪問量而無法獲取服務(wù)器的資源。而利用集群系統(tǒng)更加強大的處理能力和吞吐能力，我們可以把這個最高訪問頻度提高到15000次甚至150000次或者更高。更高的可

11、靠性對于那些對可靠性要求非常高的應(yīng)用，集群系統(tǒng)同樣給出了具有極高可靠性和冗余度的解決方案，如圖：圖6 集群系統(tǒng)實現(xiàn)高可靠服務(wù)如上圖，對于某些非常重要的應(yīng)用（如身份證系統(tǒng)，電信計費系統(tǒng)等），這些應(yīng)用作為關(guān)鍵業(yè)務(wù)，其短時間的中斷可能意味著數(shù)十億的國家資產(chǎn)的損失，因此對于這樣的應(yīng)用系統(tǒng)，必須設(shè)計一個高度可靠的應(yīng)用支撐系統(tǒng)。而集群系統(tǒng)無疑為我們提供了完美并且唯一的解決方案：在集群系統(tǒng)中，用戶通向關(guān)鍵業(yè)務(wù)的鏈路從一條變成了多條，當主要鏈路出現(xiàn)了問題（也就是通向主要鏈路的服務(wù)器出現(xiàn)問題）的時候，應(yīng)用系統(tǒng)將通過高可靠性的集群軟件系統(tǒng)自動切換到備份鏈路上，繼續(xù)保持業(yè)務(wù)系統(tǒng)的持續(xù)運行。4、集群系統(tǒng)和小型機系統(tǒng)對

12、比表特性小型機集群系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)先進性古老模式現(xiàn)代模式軟件層操作系統(tǒng)Unix為主Unix、Linux、windows全部支持是否支持內(nèi)部多操作系統(tǒng)同時運行否是支持應(yīng)用的數(shù)量較少很多操作數(shù)大小64位32位、64位全部支持管理和維護易管理性弱強管理成本很高較低是否支持易購買的零部件否是故障排除難度高低是否有國產(chǎn)廠商提供很少很多可靠性是否能夠提供冗余否是性能價格比和可擴展性性能較低較高價格很高較低是否能夠提供負載均衡否是可擴展性低高top500中的數(shù)量很少絕大多數(shù)從上表中可以看到，集群系統(tǒng)相對于小型機系統(tǒng)有如下幾大優(yōu)勢：1 更高的性能價格比。集群系統(tǒng)目前已經(jīng)成為高性能計算機的發(fā)展方向，世界上t

13、op500排行榜的高性能計算機系統(tǒng)絕大多數(shù)是集群系統(tǒng)，小型機系統(tǒng)則很少。2 更高的可擴展性。集群系統(tǒng)可以通過原有預(yù)留的擴展接口進行無縫的擴展，這是小型機系統(tǒng)所無法做到的。3 更高的可管理性。通常管理一個集群系統(tǒng)要比管理一個小型機系統(tǒng)要簡單得多，這也同時意味著培養(yǎng)一個小型機的管理人才將花費大量的費用和支出。4 更高的系統(tǒng)魯棒性（健壯或強壯）。集群系統(tǒng)都是采用了標準的硬件設(shè)備，那就意味著這些設(shè)備可以輕松地拿到，在關(guān)鍵時候即使沒有硬件廠商的提供也可以自行配置出臨時的解決辦法，但是小型機的每個配件都是專用的，那就意味著在一些關(guān)鍵的業(yè)務(wù)上我們需要等待小型機廠商的服務(wù)響應(yīng)時間，將自己的工作帶向了被動。5 有更多國產(chǎn)廠商支持。很多國產(chǎn)廠商支持集群系統(tǒng)，而小型機系統(tǒng)大多由國外廠商進