Об'єднання серверів в кластери

Кластер - Це група комп'ютерів, які працюють разом і складають єдиний уніфікований обчислювальний ресурс. Хоча кластер і складається з безлічі машин, операційних систем та програм, користувачі «бачать» його як одну систему. Об'єднання у кластери дозволяє створювати високопродуктивні і надійні системи з використанням стандартних структурних компонентів.

Виникнення кластерів було обумовлене зростанням популярності інтернету - стандартні серверні процесори і системи, розраховані на обробку великих об'ємів даних, почали використовуватися для обслуговування зовнішніх додатків (хоча кожна система, як правило, керувалася окремо, мала власну операційну систему і прикладне ПЗ), що забезпечувало більш високу надійність.

Розробка кластерних версій основних додатків рівня підприємства (таких як Oracle 9i з Real Application Clusters (RAC)) і компонентного програмного забезпечення (такого як віртуальна машина Java J2EE), що дозволяють розподіляти між ПЗ декількома серверами, сприяла підвищенню інтенсивності використання кластерів на рівні підприємства.

В результаті кластери на базі процесорів Intel почали витісняти мейнфрейми і великі багатопроцесорні сервери як засоби обслуговування внутрішніх додатків завдяки більш ефективному співвідношенню «ціна - якість», а також кращим показникам масштабованості і готовності.

Для корпорації Intel це означає, що процесори на базі архітектури Intel будуть все ширше використовуватися для обслуговування додатків в обчислювальних центрах, що до недавнього часу залишалося прерогативою мейнфреймів і великих багатопроцесорних RISC-серверів.

Об'єднання в кластери починає практикуватися і в сфері високопродуктивних обчислень. Високошвидкісні межкомпонентние з'єднання в поєднанні з двопроцесорний системами, що володіють прекрасними показниками продуктивності при виконанні операцій з цілими числами і плаваючою комою, що роблять можливим створення дуже великих кластерів для вирішення таких завдань, як моделювання катастроф, обчислення в області Гідроаеродинаміка та фінансове моделювання. Ряд комерційних та наукових організацій (таких як CERN і TeraGrid) вже використовують кластери з двопроцесорних серверів на базі процесора Intel Itanium 2 для вирішення завдань, що вимагають високої продуктивності.

Наступний етап розвитку високопродуктивних обчислень - так звані матричні обчислення. Ця технологія дозволяє поєднувати вільні ресурси процесора і пристроїв зберігання даних і використовувати їх спільно в глобальній мережі серверів, забезпечуючи розподілену паралельну обробку даних.

Об'єднання в кластери - шлях в обчислювальні центри

Технологія об'єднання в кластери застосовується вже більше 20 років. Традиційно вона використовувалася для забезпечення надійності, готовності, зручності в обслуговуванні, експлуатації та управлінні - за рахунок таких функцій, як гаряче резервування і перемикання при відмові. Хоча ця технологія і дозволяла підвищити надійність і готовність малих систем до рівня великих систем, весь потенціал продуктивності таких кластерів через обмеження програмного забезпечення реалізувати все одно було неможливо.

Особливо популярно об'єднання в кластери тих серверів, які обслуговують зовнішні додатки (web-сервери, міжмережеві захисні екрани і проксі-сервери), а в останнім часом - і серверів середнього рівня (обслуговуючих програми для бізнесу). Наукові організації - наприклад, CERN (Європейський центр ядерних досліджень), який переводить великий кластер робочих станцій на базі процесорів Intel Xeon на процесори Intel Itanium, вже давно використовує кластери для виконання самих складних наукових розрахунків.

Нова ж тенденція полягає в тому, що завдяки ефективному співвідношенню «ціна -- продуктивність »систем на базі процесорів сімейств Intel Xeon та Intel Itanium комерційні підприємства починають міняти великі комп'ютери-мейнфрейми і великі єдині багатопроцесорні системи, що обслуговують корпоративні бази даних, на кластери із високопродуктивних комп'ютерів на базі процесорів Intel. Поширенню технології об'єднання в кластери в середовищі внутрішніх обчислень сприяє застосування таких програм, як Oracle 9i з Real Application Clusters, оптимізованих під архітектуру Intel.

Об'єднання серверів в кластери має такі переваги:

вартість - Сервери на базі архітектури Intel, що стала галузевим стандартом, пропонують найкраще співвідношення «ціна - продуктивність» у порівнянні з серверами на базі архітектури RISC і мейнфреймам;

готовність - Кластери не мають єдиної «точки виходу з ладу», таким чином, поломка будь-якого сервера або його компонента не призведе до припинення обслуговування кінцевого користувача;

масштабованість - Багато сучасних кластери побудовані на основі стандартних структурних компонентів, розрахованих на обробку великих об'ємів даних, що робить нарощування ресурсів у міру необхідності порівняно простим і економічно ефективним.

Об'єднання серверів в кластери є ключовою сферою застосування архітектури Intel і прекрасним прикладом того, як продукція для обробки великих обсягів даних, заснована на галузевих стандартах (наприклад, родин процесорах Intel Xeon та Intel Itanium), може опинитися в серце рішень найскладніших обчислювальних проблем.

Типи об'єднання в кластери для внутрішніх додатків

Існує дві моделі об'єднання в кластери, кожна з яких має свої переваги і недоліки.

«З спільним використанням диска »- всі сервери в кластері використовують одне пристрій (масив) зберігання даних. Перевага цієї моделі полягає в можливості Після відмови, тому що всі сервери використовують однакові дані; недолік полягає в тому, що, наприклад, при обслуговуванні великої бази даних обмін інформацією між комп'ютерами в кластері (у міру того, як вони «Оновлюють» один одного) може негативно вплинути на продуктивність. Усунути цей недолік дозволяє використання таких інструментальних коштів, як Oracle Cache Fusion, яке входить до складу Oracle 9i RAC.

«Без спільного використання »- всі сервери абсолютно незалежні один від одного і самі управляють своїми периферійними пристроями. У разі збою дані перерозподіляються на інші сервери. Ця модель дає широкі можливості для масштабування і передбачає мінімум «службового» трафіку між серверами, але в той же час може накладати певні обмеження на пристрій бази даних.

Корпорація Intel і майбутнє технології об'єднання в кластери

В одному із звітів компанії Meta Group говориться: «Протягом найближчих п'яти років організації, пов'язані з інформаційними технологіями, все частіше будуть використовувати рішення для управління базами даних на основі кластерних архітектур, прагнучи знизити вартість інфраструктури та підвищити ступінь доступності програм ».

Керівники відділів інформаційних технологій все частіше будуть задаватися питанням: «Чому ми не об'єднуємо наші системи в кластери? »Перевага у вартості вже зараз дуже привабливо, щоб його ігнорувати. А з урахуванням того, що всі найбільші розробники баз даних вже створюють версії свого програмного забезпечення для процесорів сімейства Intel Itanium, показники продуктивності стануть ще вищими. Крім того, такі нові технології вводу-виводу, як Infiniband, будуть також сприяти збільшенню швидкості міжвузлових обміну даними всередині кластерів.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.nt.org