Giải pháp hệ thống máy chủ clustering

Khả năng sẵn sàng của hệ thống thông tin và của các chương trình ứng dụng là nhân tố rất quan trọng đối với các doanh nghiệp hiện nay. Việc ngừng hoạt động của một hệ thống có thể gây các hậu quả rất lớn mà ta có thể không ngờ tới.
Để thực hiện được việc đảm bảo việc hoạt động ổn định và liên tục không gián đoạn của hệ thống có rất nhiều các giải pháp từ đơn giản tới phức tạp áp dụng cả phần cứng và phần mềm như:

- Sử dụng dư thừa thiết bị phần cứng, phần mềm
- Tạo thành các bản sao

Tuy nhiên tất cả các điều đó chỉ giúp giảm các ảnh hưởng của sự cố tới sai sót đơn đối với các thiết bị hoặc một ứng dụng mà không cho phép tạo sự dư thừa với cả hệ thống.

Đối với các hệ thống máy lớn các giải pháp xây dựng dư thừa hệ thống đã được ứng dụng từ rất sớm. Tuy nhiên chi phí của một hệ thống như vậy rất cao nhiều khi không thích hợp với điều kiện đầu tư của các doanh nghiệp.

Trong môi trường kinh doanh hiện nay rất nhiều các doanh nghiệp đã lựa chọn giải pháp kết hợp các máy chủ tạo thành các cluster giúp đáp ứng được các yêu cầu về khả năng an toàn, khả năng mở rộng, tính sẵn sàng mà các doạnh nghiệp đang cần. 

Cluster là một nhóm các máy chủ riêng biệt được kết nối với nhau nhằm cung cấp khả năng quản lý và chia sẻ các tài nguyên như một hệ thống duy nhất nhằm mục đích tăng khả năng hoạt động của toàn hệ thống. Các máy chủ trong cluster được gọi là các node.

Điểm quan trọng là các client không cần phải quan tâm tới các hệ thống phần cứng vật lý của cluster. Điều này có nghĩa là các client được cô lập và được bảo vệ khỏi các thay đổi về phần cứng vật lý của cluster. Giải pháp Cluster đã mang lại nhiều lợi điểm cho các hệ thống thông tin như:

Khả năng thực thi: Với cluster, ta có thể thực hiện phân tải các công việc, các dịch vụ tới các node khác nhau trên hệ thống, giúp cho tăng khả năng phục vụ đối với người sử dụng.

Khả năng sẵn sàng cao: Nếu một node trong cluster bị sự cố, toàn bộ công việc mà nó đang đảm nhiệm lập tức được chuyển tới một hoặc nhiều node khác trong cluster. Điều này không thể có đối với các hệ thống riêng lẻ như trước đây. Các giải pháp Cluster cho phép hệ thống đạt mức sẵn sàng cao tới 99,99% với chi phí thấp hơn nhiều so với các giải pháp được xây dựng đặc biệt và có độ dự phòng lớn.

Khả năng mở rộng: Khi khối lượng công việc đối với hệ thống tăng lên đòi hỏi yêu cầu tăng trưởng, với cluster chỉ cần cấu hình và thêm vào các node mới là có thể đáp ứng được yêu cầu và đạt hiệu quả cao hơn nhiều so với các hệ thống không dùng cluster (chỉ có thể tăng CPU, bộ nhớ của hệ thống SMP trong khi các khả năng công nghệ này có một giới hạn nhất định, ví dụ bộ nhớ chỉ có thể tăng đối đa bằng khả năng hổ trợ của phần cứng máy chủ và hệ điều hành).

Giảm chi phí: Hệ thống cluster hiện nay đang là một trong các giải pháp có chi phí thấp mà lại có khả năng đạt được khả năng sẵn sàng và khả năng thực thi cao.
Khả năng quản trị: Hoàn toàn có thể sử dụng các công cụ quản trị đồ hoạ trong việc quản trị hệ thống, di chuyển các tài nguyên giữa các node.

Mô hình và thành phần cơ bản của một hệ thống cluster

Các thiết bị cần thiết tối thiểu trong một hệ thống cluster gồm:
Hai máy chủ: trên từng máy chủ có hệ thống ổ đĩa riêng để chạy hệ điều hành, một số ứng dụng và các hệ thống file hỗ trợ khác. Trên hình là hai khối Node A và Node B, hệ thống ổ đĩa riêng của mỗi máy chủ là Local Storage. Trên hai máy chủ này có các thành phần quan trọng khác như:

- Host Bus Adapter (HBA): là thiết bị giao tiếp với hệ thống lưu trữ ngoài, tùy theo công nghệ sử dụng, nó có thể hổ trợ các chuẩn SCSI Bus hoặc Fibre Channel. Theo xu hướng tăng hiệu năng ngày nay thường sử dụng công nghệ Fibre Channel.

- Hai card mạng trên hai máy chủ: trên mỗi máy chủ có hai card mạng dùng chuẩn Ethernet (NIC) phục vụ hai mục đích:
o Một card đảm bảo việc kết nối trực tiếp với máy chủ kia với mục đích kiểm tra lẫn nhau xem máy còn lại có đang hoạt động bình thường không cũng như để đồng bộ hoạt động của cả hệ thống cluster.  Kết nối này còn gọi là Heartbeat LAN. Do yêu cầu về khả năng đáp ứng của cả hệ thống cluster cao, do vậy kết nối Heartbeat LAN này thường dùng công nghệ Gigabit Ethernet.
o Card mạng còn lại nối với hệ thống mạng LAN chung để phục vụ cho giao tiếp mạng thông thường (cho các máy trạm truy nhập,…).

Hệ thống lưu trữ ngoài dùng chung: Hệ thống tủ đĩa lưu trữ ngoài được kết nối với cả hai máy chủ thông hai card điều khiển Host Bus Adapter nằm trên hai máy chủ. Mục đích của hệ thống lưu trữ ngoài này là để chia sẻ dữ liệu giữa hai máy để khi một máy có sự cố thì máy kia vẫn có thể truy xuất dữ liệu, đảm bảo khả năng cung cấp dịch vụ và dữ liệu của cả hệ thống cluster. Trên hình là khối Shared Storage. Cũng như đối với Host Bus Adapter, Shared Storage có thể hổ trợ công nghệ SCSI Bus hoặc Fibre Channel nhưng xu hướng hiện nay là dùng Fibre Channel để tăng performance. Hệ thống lưu trữ ngoài như vậy ngày nay thường được chuẩn hoá thành công nghệ SAN (Storage Area Network), các giao tiếp giữa SAN và Host Bus Adapter gọi là các Storage Controller. Đối với một số hệ thống, chỉ có 01 Storage Controller, vì vậy phải dùng thêm thiết bị Hub/Switch để kết nối các máy chủ với SAN.

Phần mềm quản trị điều hành hệ Cluster: Phần mềm này đảm bảo việc duy trì hoạt động của toàn hệ thống, thực hiện việc chuyển các tài nguyên giữa các máy node. Ngoài ra nó còn đảm bảo một số các tính năng khác đảm bảo sự hoạt động ổn định của hệ thống.
Ví dụ về hệ điều hành cluster như là Windows Clustering Service (trên các Hệ điều hành Windows 2000 (Advanced Server hoặc DataCenter), Windows 2003 (Enterprise Server hoặc DataCenter)) hoặc các hệ điều hành khác như Linux, IBM AIX, ….

 

Hiện tại hệ thống clustering đã được công ty cổ phần Minh Việt đã cung cấp và triển khai cho hệ thống cụm cảng hàng không miền Bắc và chúng tôi đang triển khai đào tạo hệ thống clustering cho các đơn vị trong cả nước

15/03/2008
Trong môi trường kinh doanh hiện nay rất nhiều các doanh nghiệp đã lựa chọn giải pháp kết hợp các máy chủ tạo thành các cluster giúp đáp ứng được các yêu cầu về khả năng an toàn, khả năng mở rộng, tính sẵn sàng mà các doạnh nghiệp đang cần.