集群系统介绍以及和小型机的对比

集群系统介绍以及和小型机的对比集群系统介绍以及和小型机的对比 下面将详细阐述集群系统的特点以及集群系统相对于传统的小型机系统在信息类服务 领域中的优势 1 目前多数信息中心建设的目标 目前多数信息中心建设的目标 高性能以及大规模数据仓库和数据挖掘高性能以及大规模数据仓库和数据挖掘 面对着日益飞速发展的互联网络 单个计算机系统的计算和应用能力正在接受着无比 巨大的考验 在短短的几年当中 一些主流业务数据库系统的数据量已经从过去的几个 G 扩展到了目前的几十 T 甚至几千 T 而且这样的业务数据还正在极大的速度增长着 例如 一个安全系统的内部信息中心常常要提供各种各样的业务系统的功能如人口户政系统 警 员业务系统 罪犯资料系统等等 随着人口流动能力的逐渐增大以及各种各样新兴的业务 系统的上马 对信息中心机房服务器的硬件性能的需求也在不断提高 并且 随着犯罪分 子的活动的复杂性的提高 在研究犯罪分子的规律的时候已经不得不引入诸如数据挖掘的 手段 而这往往是对数据库系统的极大的考验 高可靠性高可靠性 信息中心作为一个政府信息的重要链路和服务提供的出口 在关键业务上对系统的可 靠性要求是十分强烈的 通常一个数据中心需要对自身的系统机房的可靠性进行详细地评 估并针对这样的可靠性评估制定一些相应的可靠性策略 目前大多数的信息中心在关键业 务上采用了传统的单机方式或者双机热备的方式 但是这样的办法在可靠性上还是不能完 全保证的 并且如果仅仅采用双机热备的方式 将会有大量的针对关键业务的主机服务器 系统处于闲置状态 这显然是对资源的极大浪费 高可扩展性高可扩展性 信息中心的建设是一个长期持续的过程 信息中心的工作方向也会随着上级机关各种 不同业务系统的相继出台而有所变动 对于飞速发展的硬件设备来说 一方面资金上不允 许 一方面也会造成资源的极大浪费 所以我们并不会一次购进足够多的设备 因此 整 个系统的可扩展性将成为信息中心系统建设的一个至关重要的问题 那就意味着系统必须 能够一方面在升级的过程中不淘汰原有的系统 一方面又能最大地节约升级成本 目前多 数信息中心的建设采用单机服务器或者小型机模式 这种模式的可扩展性相对较差 新增 加的升级系统很难和原有的系统很好地进行工作 而增加的系统的性能又比原有系统优异 很多 这就表示原有系统将直接被淘汰而无法继续利用 高性能价格比高性能价格比 信息中心建设在追求高性能和可扩展性的同时 还要考虑价格的因素 由于信息中心 作为政府或者学校的支撑部门并不盈利 就意味着其资金的来源会收到一些外部的限制 因此考虑在得到相同性能的情况下花更少的钱 对于制定一个信息中心建设的策略是十分 重要的 高可管理性高可管理性 信息中心是一个提供信息服务的部门 而信息的管理是十分复杂的 因此通常一个具 有强大自管理和自协调能力的系统是信息中心的必要条件 而目前大多数的信息中心的网 络布线和电源布线的整理都往往可能花上整个信息中心所有员工两天以上的时间 这是对 管理性的强烈需求 低管理成本低管理成本 在信息中心的建设中 不仅要考虑到购进系统设备的投资 还要考虑到在管理这些购 进设备需要增加的投资 而管理成本通常包括管理人员的费用和培训费用以及管理制度的 费用等 目前很多信息中心中的服务器系统都零散地摆放并管理困难 这就无形中提高了 管理的成本 一些信息中心采用 Unix 小型机的服务器 而对 Unix 小型机的管理成本也是 十分昂贵的 这就意味着需要增加大量的额外投资 2 集群系统的优势和特点 集群系统的优势和特点 集群系统定义集群系统定义 利用标准的网络将各种普通的服务器或者 PC 机连接起来 通过特定 的方法 向用户提供更高的系统计算性能 存储性能和管理性能 同时为用户提供单一系 统映象功能的计算机系统 从定义中可以看到 使用标准的网络和普通的服务器意味着集群系统可以更好的实现资源的共享 对 普通 PC server 或者服务器系统的配置可以直接移植到集群系统上 集群系统使用 标准的而非特制的网络就使得集群系统可以兼容以往已经成型的网络结构如 TCP IP 那么意味着集群系统将可以集成过去的任何基于 TCP IP 的应用 提供更高的系统计算性能和存储性能意味着集群系统具有很好的性能 其性能可 以是集群系统节点的性能总和 一个集群系统的计算性能可以达到几个 T GHz 存储性能甚至可以扩展至几千 T 集群系统的一个重要特征就是要实现单一系统映象 单一系统映象意味着用户在 使用集群系统的时候认为集群系统是一个单独的计算机 只不过这个计算机的性 能更高罢了 下图阐述了集群系统单一系统映象的涵义 图 1 单一系统映象的含义 3 集群系统的应用方式 集群系统的应用方式 更好的整合更好的整合 这个特性利用了集群系统的单一系统映象的特性 让我们看一下多功能应用系统的发 展 如图 图 2 单独的服务器 上图是以往的应用服务器系统 这个系统采用了独立的服务器 在独立的服务器上安 装了一个操作系统 由这个单独的操作系统对整个服务器进行管理 在管理上比较方便 但是这样的系统会随着后端服务请求的不断增加而负担沉重 最终会由于无法承受巨大的 压力而完全瘫痪 为了解决这样的问题 人们将每种服务分别利用独立的服务器进行提供 如图 图 3 多个服务器 上图中 ftp 服务器专门用来对 ftp 请求进行应答 web 服务器专门用来对 web 请求进 行应答 这样使用使得整个链路中的服务器不再出现瓶颈 系统也不会瘫痪了 但是 伴 随而来了另外一个问题就是 在这个系统中每一个服务器毫无关联 系统管理员必须对每 个系统进行分别的管理 这就无形中线性地增加了管理员的管理难度 提高了管理的成本 随着这样的服务器数量的不断增加 单个管理员管理所有系统将不再可能 此时 集群系 统则体现出了无与伦比的优势 图 4 集群系统 在集群系统中 不再存在单个服务器的概念 与之对应的集群内部的节点机系统 每 个节点机系统具有各自独立的功能 与前面的多服务器系统不同的是 集群系统由于具备 良好的单一系统映象能力 因此在管理集群系统的时候管理员在感觉上就象是在管理单独 的计算机系统一样简单方便 利用集群系统的单一系统映象功能 用户可以完全不必考虑 集群系统内部如何通讯 网络和电源如何布线和提供 一个集群系统只需要外部提供一个 电源接口和网络接口 只需要外部提供一套显示器及鼠标键盘系统 这和传统的多服务器 系统具有本质的区别 利用集群系统 使用者可以极大的减少系统的故障检查点 我们可 以通过集群系统的单一系统映象功能了解到整个集群系统的信息以进行实时的监控和管理 更高的性能更高的性能 事实上 在很多信息服务领域遇到的情况是 即使将某种单独的服务运行在一个独立 的服务器上 这个独立的服务器也可能承受不了外部网络应用请求的巨大压力 典型的应 用如 web 服务器的应用 vod 服务器的应用以及 ftp 服务器的应用 这些应用都会消耗大量 的服务器本地资源 当请求数量不断增多的时候 任何一个单独的服务器都有可能陷入瘫 痪 在这样的情况下 集群系统再一次体现了强大的优势 因为集群系统为我们提供了性 能更强的服务器系统 如图 图 5 集群系统实现更高的吞吐率 如上图 利用单独的服务器 如果某种服务器 例如 web 服务器 每秒钟只能承受 5000 次请求 则当同一秒钟内有超过 5000 次用户访问服务器的时候 就会有一些用户因 为服务器不能承受更大的访问量而无法获取服务器的资源 而利用集群系统更加强大的处 理能力和吞吐能力 我们可以把这个最高访问频度提高到 15000 次甚至 150000 次或者更高 更高的可靠性更高的可靠性 对于那些对可靠性要求非常高的应用 集群系统同样给出了具有极高可靠性和冗余度 的解决方案 如图 图 6 集群系统实现高可靠服务 如上图 对于某些非常重要的应用 如身份证系统 电信计费系统等 这些应用作 为关键业务 其短时间的中断可能意味着数十亿的国家资产的损失 因此对于这样的应用 系统 必须设计一个高度可靠的应用支撑系统 而集群系统无疑为我们提供了完美并且唯 一的解决方案 在集群系统中 用户通向关键业务的链路从一条变成了多条 当主要链路 出现了问题 也就是通向主要链路的服务器出现问题 的时候 应用系统将通过高可靠性 的集群软件系统自动切换到备份链路上 继续保持业务系统的持续运行 4 集群系统和小型机系统对比表 集群系统和小型机系统对比表 特性小型机集群 系统整体结构系统架构先进性古老模式现代模式 操作系统Unix 为主 Unix Linux windows 全 部支持 是否支持内部多操作系统 同时运行 否是 支持应用的数量较少很多 软件层 操作数大小64 位32 位 64 位全部支持 易管理性弱强 管理成本很高较低 是否支持易购买的零部件否是 故障排除难度高低 管理和维护 是否有国产厂商提供很少很多 可靠性是否能够提供冗余否是 性能较低较高 价格很高较低 性能价格比和 可扩展性 是否能够提供负载均衡否是 可扩展性低高 top500 中的数量很少绝大多数 从上表中可以看到 集群系统相对于小型机系统有如下几大优势 1 更高的性能价格比 集群系统目前已经成为高性能计算机的发展方向 世界上 top500 排行榜的高性能计算机系统绝大多数是集群系统 小型机系统则很少 2 更高的可扩展性 集群系统可以通过原有预留的扩展接口进行无缝的扩展 这是小型 机系统所无法做到的 3 更高的可管理性 通常管理一个集群系统要比管理一个小型机系统要简单得多 这也 同时意味着培养一个小型机的管理人才将花费大量的费用和支出 4 更高的系统鲁棒性 健壮或强壮 集群系统都是采用了标准的硬件设备 那就意味着 这些设备可以轻松地拿到 在关键时候即使没有硬件厂商的提供也可以自行配置出临 时的解决办法 但是小型机的每个配件都是专用的 那就意味着在一些关键的业务上 我们需要等待小型机厂商的服务响应时间 将自己的工作带向了被动 5 有更多国产厂商支持 很多国产厂商支持集群系统 而小型机系统大多由国外厂商进 行支持 这就涉及到一些关键的保密的部门将很难采用小型机系统 6 对应用系统的更多的支持 小型机系统只能支持相对较