Linux集群系统优势及应用研究

（一）集群系统的基本概念和特点

把多台同构或异构的计算机通过网络连接起来，用于完成特定任务的系统，称为集群系统。集群系统中的计算机称为节点。因此可以说，集群系统是通过高性能网络所组成的节点的 集合。

第一，高性价比对于能够提供相同计算能力的集群系统与传统的超级计算机来说，前者的价格远远低于后者。第二，对于传统的超级计算机来说，性能的提升意味着价格的急剧上升，而集群系统仅仅需要增加相应的计算节点，就可以获得性能的提升而不需要大笔的资金投资。第三，灵活性和可扩展性。集群系统可以增量扩展，并能方便地修改或扩展系统以适应变化的环境而无须中断其运行。第四，实用性和容错性。依靠存储单元和处理单元的多重性，集群系统具有在系统出现故障的情况下继续运行的潜力。第五，可伸缩性。集群系统能很容易地扩充，以包括更多的资源（硬件和软件）。

（二）集群系统所采用的操作系统(www.xing528.com)

美国DEC公司（Digital Equipment Corporation）的VMScluster系统开发得最早，技术成熟，应用也很广泛，但由于VMS操作系统只能在DEC公司的VAX系列和Alpha系列服务器上运行，VMScluster的应用受到很大限制。UNIX系统是服务器或工作站上普遍使用的操作系统，它运行稳定，安全性也比较好，因此，许多大的公司都采用了基于UNIX的集群系统解决方案，如DEC、HP、SUN、IBM、NCR和DG等公司，其中在国内影响比较大的主要有DEC、HP、SUN和IBM。其中，DEC公司的TruCluster系统提供了由4台Digital Alpha Server组成的集群系统，它集高可靠性、高可用性和易管理性于一身，是关键业务计算机系统的理想解决方案。

基于Windows NT的集群系统解决方案厂商主要有Microsoft和DECO Microsoft，他们于1995年就开始了集群系统的开发工作。Windows 2000中增加了集群功能，该高可用性集群叫作WolfPack，也叫作Microsoft Cluster Server（MCS）。它主要是在企业级对基于Windows NT服务器的应用程序提供高可用性和可升级性。WolfPack现在支持2个服务器，一个用来对用户提供服务，另一个作为备份服务器使用。Microsoft下一步的目标是将WolfPack支持的节点数扩展到16个。WolfPack的缺陷在于，它只提供了2个节点的失败恢复功能，而没有采用复杂的应用程序资源管理功能，因此，在一定程度上影响了系统的高可用性、高可靠性和可升级性。WolfPack未能支持多种操作系统，而只能运行于Windows NT操作系统上。由于Windows NT操作系统本身在稳定性、大型并行计算上与UNIX系统存在较大差距，目前主要在中小型系统上应用。

随着Linux操作系统的流行，目前出现了基于Linux、基于PC服务器的集群解决方案，如LVS。Linux自问世以来，就受到了人们的关注，并得到了迅猛发展。特别是近年来，Linux已经发展成为一个高可靠性、高性能的操作系统，可以与各种商业操作系统分庭抗礼。Linux的开放源代码使它在中小型服务器领域成为性价比最佳的选择，有越来越多的用户选择使用Linux构建Web、Mail、Proxy等各种应用服务器。因此，在Linux平台下，研制具有自主知识产权，具有一定通用性，满足高可用性、高性能和可伸缩性等要求的服务器集群系统软件具有重大的研究和实用意义。另外，在Linux平台上已经有一些优秀的开源代码软件可以利用，所以，可以在前人研究的基础上做进一步的研究开发。