什么是集群？

集群是一种比较新颖的计算机技术，集群技术，具有成本低、性能稳定、可靠、灵活等特性。集群的任务调度是集群系统中的核心技术。

什么是集群

集群是由一些相互独立、通过高速网络互联的计算机组成。集群上的计算机构成了一个组，可以通过单一系统的模式对其进行管理。

客户在与集群相互作用时，集群像是一个独立的服务器。集群的配置主要用于提高可用性和可缩放性，通过部署集群架构可以将成百上千台的主机结合在一起，以满足大数据时代的海量访问负载。

1) 集群技术的层次

根据集群的体系结构，可以把集群中所使用的关键技术归纳为以下 4 个层次：

1. 网络层：网络互联结构、通信协议、信号技术等。
2. 节点机及操作系统层：高性能客户机、分层或基于微内核的操作系统等。
3. 集群系统管理层：资源管理、资源调度、负载平衡、并行 IPO、安全等。
4. 应用层：并行程序开发环境、串行应用、并行应用等。

集群技术是网络层、节点机及操作系统层、集群系统管理层和应用层的有机结合，所有的系统层次中的相关技术分别负责解决不同的问题，因此每个层次都有它本身不可或缺的重要性。

2) 集群技术的特点

集群技术的特点有如下：

• 通过多台计算机完成同一个工作，达到更高的效率。
• 两机或多机内容、工作过程等完全一样。如果一台死机，另一台可以起作用。
• 使用计算机集群技术，可以集中几十台甚至上百台计算机的运算能力来满足要求。提高处理性能是集群技术研究的一个重要目标之一。
• 在达到同样性能的条件下，采用计算机集群比采用同等运算能力的大型计算机具有更高的性价比。
• 用户如果想要扩展系统的能力、获得额外的CPU和存储器，只需要采用集群技术，将新的服务器加入集群中就可以了。从客户的角度来看，服务器无论从连续性还是性能上都几乎没有变化，但系统能力却好像在不知不觉中完成了升级。
• 集群技术使系统在故障发生时仍可以继续工作，将系统停运时间减到最小。集群系统在提高系统的可靠性的同时，也大大减小了故障损失。

集群的分类

根据自身的功能不同，可以将集群分为高可用集群、负载平衡集群和分布式计算集群 3 种。

1、高可用集群

高可用集群也叫 HA 集群，常被称作“双机热备”。

高可用集群一般有两台服务器，其中一台进行工作，另外一台作为冗余，当提供服务的机器出现故障时，冗余将接替出现故障的服务器继续提供服务。通常实现高可用集群的开源软件是 Keepalived。

高可用集群就是当某一个节点或服务器发生故障时，另一个节点能够自动且立即向外提供服务，即将有故障节点上的资源转移到另一个节点上去，这样另一个节点有了资源就可以立即向外提供服务。

高可用集群在单个节点发生故障时，能够自动将资源、服务进行切换，这样可以保证服务一直在线。而在这个过程中，所有行为过程对于客户端来说是透明的。

2、负载均衡集群

负载均衡集群，需要有一台服务器作为分发器，它负责把用户的请求分发给后端的服务器处理，在这个集群里，除了分发器外，就是给用户提供服务的服务器了，这些服务器数量至少为 2，实现负载均衡的开源软件有 LVS、Keepalived、haproxy、nginx，商业的有 F5、Netscaler。

3、分布式计算集群

分布式是以缩短单个任务的执行时间来提升效率的，而集群则是通过提高单位时间内执行的任务数来提升效率。

分布式集群主要是解决大型应用平台，由于高并发的负载，集群可以分发各个服务器的访问压力，也可以实现服务器故障转移，一台硬件出问题，会快速转到好的服务器上继续运行，业务不会中断。这样就避免了因单台服务器出现故障，引发访问负载过高，而导致业务中断的问题。