Linux集群技术的发展状况

随着Internet的发展，服务器的负荷不断增加，为了避免服务器的过载，需要服务器拥有不断扩展、升级的能力。同时网上业务的发展对网络服务的可靠性要求不断提高，服务的高可用性也越来越重要。

当前主要采用集群的方法，即用集群技术构造网络服务器组，让多台服务器来完成相同的服务，以提升系统的性能和增加服务的可用性，来满足人们对邮件系统的高可用性、高可靠性和高可扩展性的要求。

（一）我国服务器市场发展情况

我国自2003年以来，服务器市场产品销售进入平稳的增长阶段，增长率在12%～13%左右，服务器销售总量持续稳定增长。2004年中国整体服务器市场规模达到20.3亿美元，较之2003年增长7.8%。2004年服务器市场整体出货量达到39.7万台，比2003年增长23.8%。2005年出货量则达到45.8万台，总体市场规模达到173.89亿元，同期相比增长了22.3%。2006年以来，国内低端产品需求量开始加大，国内外厂商着重对四、六级渠道开始拓展，使国内服务器的销量出现了较大幅度的提升，但从市场价值上来看，增长幅度仍旧比较小。2017年中国服务器出货量和市场规模分别为256万台和112.1亿美元，同比增长7.79%和19.05%。

随着站点访问人数和访问频率的增加，越来越多的客户请求发送到服务器，服务器的负荷不断增加，响应时间在服务器性能不提升的情况下必然是越来越长。据统计，自1992年以来每年全球因网络延迟而损失的网上销售额高达40亿美元。因此，网络发展对服务器提出的一个关键需求就是拥有不断扩展、升级的能力。

要解决对网络服务器的可扩展性要求以下选择：

集群技术是近年来发展迅速的并行技术的一种，它是一组互相独立的计算机，由网络互连，组成一个单一的计算机系统，并以单一系统的模式加以管理。它可以提供与超级计算机相当的任务处理能力。

（二）集群技术

1.集群的概念

集群是用高性能网络或者LAN进行物理连接的计算机的集合。集合里的计算机又叫作节点（Nodes），它们是一些完整的独立的计算机系统。Cluster中的节点可以是服务器，也可以是工作站；可以是PC，也可以是大型机甚至是WPS（Massively Parallel Processors）。

集群中的各个节点在保持本身计算机系统完备性的同时，还应该具有另一个更为重要的特征，即各个节点必须能够在一起协同工作，形成一个单一的、集成的系统资源。

Cluster节点：每一个节点是一个完整的计算机。它隐含着完备的计算机系统，以及相应完备的外围设备。此外，在每一个节点上都驻留着一个完整的、标准的操作系统。

尽管到现在为止，大多数的集群产品还不能提供完整的SSI服务，但SSI却是集群的重要特征。

节点之间的互联：每一个节点是用性能尽可能高的网络来连接，如ETHERNET、FDDI和ATM交换网等。当使用不同的网络连接时，必须提供标准的协议来实现节点之间的平滑通信。(www.xing528.com)

增强的可用性（Availability）：可用性表示系统对用户应用可使用的时间的百分比。集群技术提供了有效的、花费更低的解决方案。

更好的性能：集群系统可以在很多的服务领域提供更好的性能。例如，一个集群系统可以作为一个超级Web服务器，或者一个超级的邮件服务器。如果集群中的每一个节点可以支持N个客户，那么有M个节点的集群系统就可以支持M×N个客户。另外，集群技术在并行处理领域还可以缩短单个任务的执行时间。

更好的灵活性和可伸缩性：集群系统可以根据实际情况灵活地改变整个系统的配置，如增加或者减少节点等。这种平滑的可伸缩性不仅表现在系统规模的可伸缩，还表现在技术、服务的可伸缩。

工作站网络（NOW，Network of Workstations）构成的集群系统已经成为科学和工程计算、企业日常事务处理、Internet信息处理的主要基础。近年来，由于网络技术和工作站技术的迅猛发展，NOW以其更好的性价比受到人们的青睐，并大有取代大型机甚至巨型机的趋势。

2.集群的优点

集群主要具有以下几个优点：可易用性，可用性，可伸缩性和良好的性能价格比。

可易用性：因为集群的单个节点仍旧是传统的平台，所以用户在他们平时就很熟悉的环境下开发和运行应用程序。同时，这也可以让现有的许多程序可以不加修改地运行在处理能力强大的集群平台上，非常有利于保护用户已有的软件投资。

可用性：可用性包括可靠性和好的可用性等。在传统的系统中，如大型机和容错系统，通常是以高费用为代价来提供可用性。而在集群系统中，却是用低费用的组件来提供较高的可用性。集群系统可用性的实现，其关键技术是开发共享组件可获得的 软件。

可伸缩性：一个集群系统的处理能力可以简单地通过增加节点来加强。同时，集群的可伸缩性是多面的，包括资源的可伸缩性、应用的可伸缩性和技术的可伸缩性等。

良好的性能价格比：集群系统良好的性价比是它受到人们青睐的重要因素。它可以把一些廉价系统组合在一起协同工作，其总体性能可以超过大型机甚至巨型机。美国亚特兰大的EMORY大学和加利福尼亚技术学院的科学技术人员、研究人员和实验室工作人员一起在1997年建立X16个节点的P-D200微机集群Beowulf系统，只用5万美元而使系统达到每秒10亿次浮点运算的能力，实现使用大众化的PC通过LAN互联而达到超级计算机的功能和能力。

同时，集群技术可以保护用户在原有设备上的硬件投资，用户可以将新旧设备组合起来成为一个集群，达到提供更高的性能的目的。

3.集群的分类

按照侧重点的不同，可以把集群分为三类：第一类是高可用性集群，运行于两个或多个节点上，目的是在系统出现某些故障的情况下仍能继续对外提供服务。高可用性集群的设计思想就是要最大限度地减少服务中断的时间。第二类是负载均衡集群，目的是提供和节点个数成正比的负载能力，这种集群适合提供大访问量的网络服务。负载均衡集群往往也具有一定的高可用性特点。第三类是超级计算集群，利用若干台PC机就可以完成通常只有超级计算机才能完成的计算任务。