Кластерные вычислительные системы

Кластер – группа соединенных вычислительных систем/узлов, работающих совместно, составляя единый вычислительный ресурс и создавая иллюзию единственной вычислительной машины.

Преимущества кластерных систем:

1. Абсолютная масштабируемость;

2. Наращиваемая масштабируемость;

3. Высокий коэффициент готовности;

4. Соотношение цена/производительность;

На уровне аппаратного обеспечения кластер – совокупность независимых ВС, соединенных сетью. При соединении машин в кластер практически всегда поддерживаются прямые межмашинные связи. Узлы кластера контролируют работоспособность друг друга с помощью специального сигнала («сердцебиения»). Данные сигналы передаются кластерами друг другу для подтверждения нормального функционирования.

Специализированное программное обеспечение кластеров обеспечивает бесперебойную работы при отказе одного или нескольких узлов, перераспределяя вычислительную нагрузку и восстанавливая вычисления при сбое в узле. При наличии в кластере совместно используемых дисков ПО поддерживает единую файловую систему.

Классификация кластеров

1. Пассивное резервирование – вторичный сервер при отказе первичного берет управление на себя;

2. Резервирование с активным вторичным сервером – вторичный сервер как и первичный, используется при решении задач;

   1. Самостоятельные серверы – серверы функционируют независимо и не имеют общих дисков;

Рисунок 37 Самостоятельные серверы

Достоинства: высокая готовность системы.

Недостатки: данные кластерах должны постоянно копироваться для обеспечения согласованности данных.

2. Серверы с подключением ко всем дискам – серверы подключены к одним и тем же дискам, но каждый владеет своей частью. Если один из серверов отказывает, то управление его дисками берет на себя другой сервер.

Достоинства: высокая оперативность

3. Серверы с совместно используемыми дисками – множество серверов работают в режиме коллективного доступа к дискам.

01.12.2011

Топологии кластеров

1. Топология кластерных пар;

Рисунок 38 Топология кластерных пар

Данная топология подходит для организации кластеров с высокой готовностью, но отказоустойчивость реализуется только в пределах пары, т.к. принадлежащие ей устройства хранения информации не имеют физического соединения с другой парой.

2. Топология N+1;

Рисунок 39 Топология N+1

В данной топологии каждый дисковый массив подключается только к двум узлам кластера. Один сервер имеет соединения со всеми дисковыми массивами и служит в качестве резерва для остальных активных узлов. Резервный сервер может использоваться для поддержания высокой готовности с паре с любым из активных узлов.

Данная топология рекомендуется для организации кластеров высокой готовности, в тех конфигурациях, где есть возможность выделить один узел для резервирования.

3. Топология ;

Рисунок 40 Топология N/2

В данной топологии все узлы кластера имеют доступ ко всем дисковым массивам. Данная система легко масштабируема, поскольку существует возможность добавления к кластеру дополнительных узлов и дисковых массивов без изменения соединений в существующей системе. Топология позволяет организовать каскадную систему отказоустойчивости, в которой обработка переносится с неисправного узла на резервный, а в случае его выхода из строя – на следующий резервный узел.

4. Топология с полностью раздельным доступом;

Рисунок 41 Топология с полностью раздельным доступом