Сбои аппаратного и программного обеспечения могут стать огромной проблемой, когда дело касается технологий. Когда возникает одна из этих ошибок, это часто может привести к массовым потерям обслуживания и проблемам с защитой данных, что приводит к потере капитала для бизнеса и армии недовольных клиентов.
Именно здесь кластеризация серверов доказывает свою ценность. Кластеризация серверов — это метод развертывания серверов для защиты данных и поддержания работоспособности служб во время серьезных сбоев.
Кластеризация серверов — это метод защиты серверов, который предполагает развертывание нескольких серверов. Когда один сервер выходит из строя из-за проблем с оборудованием или программным обеспечением, другой сервер включается и берет на себя управление запущенными процессами, в то время как другой находится в неисправном состоянии.
Он работает путем группировки двух или более серверов (известных по отдельности как «узлы») под одним и тем же IP-адресом. Каждый узел имеет процессор, жесткий диск и оперативную память. Эти узлы часто хранятся на общих дисках или дисковом массиве (системах хранения). Когда один узел выходит из строя, другой узел берет на себя его процессы, а вышедший из строя узел ремонтируется техническим персоналом.
Например, представьте, что в службе хостинга веб-сайтов возникла техническая неисправность в трех из восьми узлов кластера серверов. Вместо отключения всей службы на остальных пяти узлах имеется достаточно мощностей для обработки этих процессов, и их можно передать на оставшиеся узлы, пока неисправные будут отремонтированы.
Кластеры серверов важны, поскольку они обеспечивают непрерывное обслуживание с минимальными простоями и перебоями в случае сбоя приложений, оборудования или веб-сайта.
Преимущества кластеризации серверов
Кластеризация серверов может предоставить бизнесу множество преимуществ для базы данных действующих сервисов:
Масштабируемость. Один сервер необходим для обработки каждого ключевого процесса онлайн-бизнеса или онлайн-сервиса, от сетевого подключения до хранения данных. При развертывании кластерной серверной инфраструктуры можно повысить гибкость и масштабируемость этого сервера, добавляя или удаляя узлы в соответствии с емкостью, необходимой для удовлетворения потребностей бизнеса.
Доступность. При выходе из строя одного узла другие могут устранить пробелы, чтобы обеспечить функционирование действующего сервиса или базы данных с минимальным временем простоя. Это важно для предприятий, которым для получения дохода требуется стабильное операционное обслуживание, например, услуга хостинга веб-сайтов или игровой сервер.
Производительность. Кластерная серверная среда также может повысить производительность благодаря большому объему доступного пространства и дополнительному преимуществу масштабируемости, что означает, что это пространство всегда можно увеличить в соответствии с потребностями.
Сокращение затрат. Предотвращая простои, кластерная серверная среда может снизить затраты бизнеса, когда службы не работают в полную силу. Когда серверы менее уязвимы к сбоям, они с меньшей вероятностью будут стоить бизнесу потери пользовательского опыта, снижения производительности и ущерба репутации.
Настраиваемая инфраструктура. Кластерные серверы можно настраивать, и компании могут контролировать, сколько кластеров серверов у них функционирует, и сколько узлов в этих кластерах должно быть в рабочем состоянии. Это позволяет бизнесу оценить затраты на эксплуатацию своих услуг, чтобы максимизировать экономическую эффективность и сократить ненужные затраты на серверы из-за неиспользуемого пространства.
Когда используется кластеризация серверов?
Кластеризация серверов часто используется предприятиями с большим количеством онлайн-пользователей или защищенными данными, которым необходимо обеспечить работоспособность службы даже во время сбоя ИТ. Это важный метод структуры сервера для любого сервиса, работа которого зависит от его работоспособности.
Одним из примеров может быть база данных больницы, где критическая информация о пациентах должна быть доступна в любое время. Таким образом, когда один узел выходит из строя, вся система не разрушается, и врачи по-прежнему могут получить доступ к записям пациентов во время чрезвычайной ситуации.
Другим примером может быть игра с живым сервисом, такая как многопользовательская онлайн-игра, в которой игроки остаются в системе в течение последовательных периодов, а играбельность зависит от стабильного соединения с сервером. Если сервер выйдет из строя, не находясь в кластере, то этот сервис будет потерян для тысяч разгневанных игроков. Однако если узел в более крупном кластере серверов выходит из строя, игроки в лучшем случае могут столкнуться с незначительными отключениями, в то время как технический персонал работает над восстановлением этого узла.
Типы кластеров серверов
Когда дело доходит до кластеров серверов, существует три основных типа с уникальными целями и преимуществами.
Единый кластер кворума
Кластер с одним кворумом — один из наиболее часто используемых типов кластеров. Он состоит из нескольких узлов, один или большинство кластерных дисковых массивов подключены к одному устройству подключения (обычно называемому шиной, SCSI или оптоволокном). Один сервер управляет каждым из отдельных дисковых массивов кластера в рамках более широкой архитектуры кластера.
Пока хотя бы 50% узлов в одном кластере остаются работоспособными, сам кластер (и, как следствие, предоставляемая услуга) будет продолжать функционировать. Кластер с одним кворумом — один из самых простых в настройке кластеров, он будет работать с любой стандартной службой хостинга, будь то база данных или действующая служба.
Кластер набора узлов большинства
В этой версии кластера каждый узел владеет отдельной копией данных конфигурации кластера. Функционирование этого типа кластера не зависит от одной шины: каждый узел хранит локальное дублирование данных кворума.
Эта модель в первую очередь лучше работает для отдельных серверов, находящихся в разных географических местоположениях. Например, серверам хостинга многопользовательских онлайн-игр для игроков в Азии, Европе и Северной Америке потребуются локализованные серверы.
Одноузловой кластер
Одноузловые кластеры в основном используются в целях тестирования и, как следует из названия, содержат один узел. Хотя они и непригодны для размещения живых сервисов, они часто используются в целях исследований, разработок и тестирования.
Из-за их ограниченного характера и плохой способности справляться со сбоями узлов их рекомендуется использовать только в целях тестирования. Для кластеров коммерческих серверов компании рекомендуется использовать кластеры с одним кворумом, выбирая кластеры с большинством узлов только в том случае, если этого требует международный характер обслуживания.
Распространенные проблемы с кластеризацией серверов
Когда дело доходит до настройки и эксплуатации кластера серверов, возникает несколько основных проблем, каждая из которых имеет простые и эффективные решения.
Сбои приложений (служб)
Сбои программного обеспечения — это проблемы, которые возникают, когда программное обеспечение самого приложения сталкивается с ошибками времени выполнения и другими проблемами. Сбои приложений неизбежны и в какой-то момент могут произойти с сервером.
Важно следить за возникновением ошибки приложения, отмечать ее, а затем реагировать быстро и эффективно, чтобы сократить время простоя. Сбои приложений можно обнаружить путем мониторинга времени ответа конечного пользователя или с помощью инструмента мониторинга приложений (например, Sentry, Airbrake или LogRocket), который записывает и регистрирует любые серьезные сбои приложений.
Аппаратные (системные) сбои
Сбои оборудования возникают из-за неисправности базовой технологии, обеспечивающей питание программного обеспечения (например, самих узлов или дисковых массивов). Эти проблемы могут быть вызваны плохим нагревом, оптимизацией программного обеспечения или хранением.
Всегда учитывайте поток воздуха при настройке кластера физических серверов. Хотя кластер спроектирован таким образом, чтобы избежать полного сбоя системы, если помещение не вентилируется должным образом, узлы начнут перегреваться. В долгосрочной перспективе это вызовет проблемы (например, замену деталей и потерю данных), которые могут стоить дорого.
Сбои сайта
Сбой сайта — это серьезная всеобъемлющая потеря обслуживания, связанного с самим веб-сайтом, службой или соединением. Хотя кластеры серверов могут сократить время простоя из-за ошибок оборудования и приложений, им труднее справляться с ошибками на сайте, и персонал должен обозначить их исправление как приоритетную задачу.
Понимание причины, по которой произошел сбой сайта, — лучший способ эффективно ему противостоять. Иногда сайты выходят из строя из-за перегрузки трафика, иногда это ошибка хостинга, а часто — злонамеренная атака.
Например, многие игроки хотят войти в новую многопользовательскую онлайн-игру больше, чем изначально ожидал поставщик услуг. Из-за этого серверы перегружаются слишком большим количеством игроков и сайт отключается.
Лучший способ снизить этот риск — всегда иметь резервную группу обслуживания на случай сбоя сайта, а также быть готовым к гибкому масштабированию в кластерах серверов, позволяющему увеличивать емкость в зависимости от количества пользователей.
Какие технологии используются в кластеризации серверов?
Здесь мы рассмотрим некоторые ключевые технологии в инфраструктуре кластеризации серверов, которые позволяют предприятиям пользоваться бесперебойными и согласованными услугами:
Менеджер контрольных точек. Менеджеры контрольных точек используются в кластерах серверов для обновления данных реестра о том, что ресурс находится в автономном режиме, и приложений, не поддерживающих аварийное переключение. Это важно, поскольку он постоянно отслеживает, какие узлы вышли из строя, а какие нуждаются в аварийном переключении (взяв на себя процессы вышедшего из строя узла).
Менеджер коммуникаций. Менеджер коммуникаций облегчает обмен информацией между узлами и самим кластером, используя вызовы удаленных процедур (RPC) — тип программного обеспечения, который позволяет программе запрашивать услуги у другой программы, расположенной на другом компьютере. Он также обрабатывает попытки подключения к кластеру.
Менеджер аварийного переключения. При сбое узла диспетчер аварийного переключения определяет, какой рабочий узел должен возобновить процессы приложения.
Диспетчер журнала событий. Обеспечивает наличие одинаковой доступной информации журнала событий на каждом узле кластера.
Монитор ресурсов. Проверяет правильность работы отдельных ресурсов в кластере. Он также запускает и останавливает ресурсы, а также выполняет отработку отказа ресурсов.
