一、集群技術(shù)的簡介

1、集群技術(shù)的概念

它是指使用特定的方法兩臺及兩臺以上互聯(lián)計(jì)算機(jī)并行或分布，實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理多臺計(jì)算機(jī)的資源。集群技術(shù)能夠用在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器以及普通的計(jì)算機(jī)上，它能夠?qū)⒍嗯_計(jì)算機(jī)整合起來組成一個整體，然后這些計(jì)算機(jī)中的每一臺計(jì)算機(jī)都能夠分擔(dān)部分的計(jì)算任務(wù)。而且，集群技術(shù)能夠集合這些計(jì)算機(jī)的性能，使得整體計(jì)算實(shí)力得到了非常大的增加，同時，如果系統(tǒng)中某一臺計(jì)算機(jī)發(fā)生了故障，系統(tǒng)就能利用軟件把這臺計(jì)算機(jī)在系統(tǒng)中隔離開來，其他的計(jì)算機(jī)利用負(fù)載均衡機(jī)制重新分擔(dān)負(fù)載，與此同時，發(fā)出警報提醒網(wǎng)絡(luò)管理人員，對內(nèi)表現(xiàn)是一個系統(tǒng)，對外則是一臺計(jì)算機(jī)，使得系統(tǒng)中的每一臺計(jì)算機(jī)都能夠承擔(dān)些許容錯任務(wù)。集群技術(shù)的利用能夠提供給外部高性能、連續(xù)的服務(wù)，使得多臺計(jì)算機(jī)聯(lián)合起來發(fā)揮出超級計(jì)算機(jī)的能力。

2、集群技術(shù)特點(diǎn)

計(jì)算機(jī)的集群技術(shù)有下面這幾個特點(diǎn)：

（1）高度的可用性，利用計(jì)算機(jī)集群技術(shù)可以隔離出出現(xiàn)故障的計(jì)算機(jī)，避免了發(fā)生單點(diǎn)故障的能力，使得計(jì)算機(jī)能夠并行運(yùn)算與故障恢復(fù)，提供了很高的可用性；

（2）可伸縮性，普通的單臺計(jì)算機(jī)能力比較有限，既能夠增加計(jì)算機(jī)的CPU、內(nèi)存等硬件設(shè)施，還可以增加幾臺計(jì)算機(jī)這樣就能擴(kuò)展了系統(tǒng)性能，新增加計(jì)算機(jī)與以前的計(jì)算機(jī)集成到一起，提供給外部高性能的服務(wù)；

（3）易管理性，集群技術(shù)對外部的表現(xiàn)是一個單一系統(tǒng)，管理員使用簡單的指令就能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程的管理工作。

3、集群分類

它可以分為這三種：

（1）科學(xué)集群，它是利用集群技術(shù)并行運(yùn)算的功能，來解決一些比較復(fù)雜的科學(xué)難題。科學(xué)集群由非常多的獨(dú)立處理器構(gòu)成，對外則類似于超級計(jì)算機(jī)。

（2）負(fù)載均衡集群，利用這項(xiàng)技術(shù)能夠使得負(fù)載比較均衡的分擔(dān)在計(jì)算機(jī)集群中。一般有應(yīng)用程序負(fù)載以及網(wǎng)絡(luò)流量負(fù)載，計(jì)算機(jī)集群中的每個節(jié)點(diǎn)都能承擔(dān)一定的負(fù)載進(jìn)行處理，并且在處理過程中可以進(jìn)行動態(tài)分配，實(shí)現(xiàn)了負(fù)載的均衡，一般情況下，負(fù)載均衡集群的每一個節(jié)點(diǎn)都是單獨(dú)運(yùn)行的軟件系統(tǒng)。

（3）高可用性集群，它主要是為了提高整體系統(tǒng)的可用性，如果集群當(dāng)中某一個系統(tǒng)發(fā)生了故障，集群軟件就能夠迅速的做出反應(yīng)，及時的將這一系統(tǒng)的任務(wù)分配給集群中的其它工作的系統(tǒng)中執(zhí)行其任務(wù)。

4、構(gòu)建集群系統(tǒng)的原則

構(gòu)建集群系統(tǒng)必須首先考慮系統(tǒng)管理以及網(wǎng)絡(luò)管理的需要，其次才是系統(tǒng)的成本。如果一些企業(yè)運(yùn)行的是關(guān)鍵業(yè)務(wù)，比如電信行業(yè)，它是不能承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器意外停機(jī)造成的損失，高性能的集群系統(tǒng)能夠滿足這些個企業(yè)的需要，相對來說，集群的性能要求越高，那么系統(tǒng)的造價也就越高。集群系統(tǒng)的可用性能能夠分為這幾個等級：

（1）系統(tǒng)的可靠性以及品質(zhì)；

（2）增加的故障恢復(fù)功能；

（3）部件冗余；

（4）系統(tǒng)級以及應(yīng)用程序級冗余；

（5）容錯功能。“系統(tǒng)的可靠性以及品質(zhì)”是集群系統(tǒng)中等級最低的，成本也是最低的，能夠通過備份數(shù)據(jù)以及更新內(nèi)存，使用不間斷的電源以及服務(wù)器的自動重啟等等方法來實(shí)現(xiàn)。如果想得到更高一些級別的可用性能等級我們就需要增加更多的硬件設(shè)備冗余，比如增加雙控制器及RAID等等。相應(yīng)的可用性能等級中“容錯”的可用性等級是最高的，相應(yīng)的其成本也是最高的。

二、在網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)集群關(guān)鍵技術(shù)

計(jì)算機(jī)的虛擬化技術(shù)的快速發(fā)展，也極大的推動了網(wǎng)絡(luò)的管理技術(shù)的進(jìn)步，相應(yīng)的，集群技術(shù)也在網(wǎng)絡(luò)管理中應(yīng)用也越來越廣泛。虛擬化技術(shù)使用集群系統(tǒng)能夠在結(jié)構(gòu)上變成一個對用戶來說透明的系統(tǒng)，它通過控制物理服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)了資源的最大化以及性能的最優(yōu)，是集群系統(tǒng)的關(guān)鍵。現(xiàn)在比較通用的實(shí)現(xiàn)服務(wù)器虛擬化技術(shù)有三種：

（1）NAT技術(shù)

當(dāng)前，我們在網(wǎng)絡(luò)中一般使用TPV4版本的IP地址，地址的資源比較有限，隨之保留一些私有網(wǎng)段，可以重復(fù)在不同局域網(wǎng)內(nèi)使用，當(dāng)訪問外網(wǎng)時利用NAT技術(shù)把私有IP轉(zhuǎn)換成公用的IP地址。節(jié)省了IP地址，但是效率比較低。這一技術(shù)需要一臺管理機(jī)來管理網(wǎng)內(nèi)的服務(wù)器，用來建立虛擬IP同真實(shí)IP間的對應(yīng)關(guān)系，保證數(shù)據(jù)的傳輸。

（2）IP隧道技術(shù)

真實(shí)服務(wù)器的數(shù)量比較多時，響應(yīng)報文則占用了管理機(jī)大量的資源，使得網(wǎng)絡(luò)的吞吐量下降，利用IP隧道技術(shù)就能解決掉這個問題。把請求報文跟應(yīng)答報文分開進(jìn)行處理，在管理機(jī)與每臺真實(shí)服務(wù)器之間建立一個IP隧道，將請求報文封裝轉(zhuǎn)發(fā)給后端真實(shí)服務(wù)器，相應(yīng)報文能夠從后端真實(shí)服務(wù)器直接返回給客戶，實(shí)現(xiàn)了集群系統(tǒng)的性能提升。

（3）利用直接路由實(shí)現(xiàn)虛擬服務(wù)器

它與IP隧道技術(shù)比較相似，都是減少管理機(jī)對應(yīng)答報文的處理，它要求參與集群的計(jì)算機(jī)與管理機(jī)必須在一個網(wǎng)段上，管理機(jī)接受到請求包時能夠直接送到參與集群的節(jié)點(diǎn)上。

三、結(jié)語

現(xiàn)代社會技術(shù)的發(fā)展，能夠用于網(wǎng)絡(luò)管理的方法也是越來越多，技術(shù)也變的非常復(fù)雜，我們對網(wǎng)絡(luò)的性能、安全等方面的要求也變的很高，集群技術(shù)在應(yīng)用后在網(wǎng)絡(luò)管理中占了非常重要的地位，它可以使多臺計(jì)算機(jī)之間建立起聯(lián)系，協(xié)同工作，提高了網(wǎng)絡(luò)的性能以及管理的水平。

作者：王洋 單位：三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院