后台集群服务的初始研究

集群(Cluster)：就是一组计算机，它们作为一个整体向用户提供一组网络资源。相对于单个计算机节点(Node)，集群中有>=1个计算机节点
集群的特点：可扩展性、高可用性、负载均衡、错误恢复
集群主要分为：
1、高可用性集群(HA: High Availability Cluster)
2、负载均衡集群/负载均衡系统(LB: Load Balance Cluster)
3、科学计算/高性能集群(HPC: High Performance Computing)
1、高可用性集群HA
定义：一般是指当集群中的任意一个节点失效的情况下，节点上的所有任务自动转移到其他正常的节点上，并且此过程不影响整个集群的运行，不影响业务的提供。
作用：当一个机器宕机另一台进行接管(双机热备)
开源软件：keepalived，heartbeat
工作模式：
主从方式(非对称方式)：主机工作，备机处于监控准备状况；当主机宕机时，备机接管主机的一切工作，待主机恢复正常后，按使用者的设定以自动或手动方式将服务切换到主机上运行，数据的一致性通过共享存储系统解决。
双机双工方式（互备互援）：两台主机同时运行各自的服务工作且相互监测情况，当任一台主机宕机时，另一台主机立即接管它的一切工作，保证工作实时，应用服务系统的关键数据存放在共享存储系统中。
集群工作方式（多服务器互备方式）：多台主机一起工作，各自运行一个或几个服务，各为服务定义一个或多个备用主机，当某个主机故障时，运行在其上的服务就可以被其它主机接管。

2、负载均衡集群/负载均衡系统（LB）
定义：通常是指，将请求/数据【均匀】分摊到多个操作单元上执行，负载均衡的关键在于【均匀】,以达到最优化资源使用、最大化吞吐率、最小化响应时间、同时避免过载的目的。
作用：分担访问流量（负载均衡），保持业务的连续性（高可用性）
开源软件：lvs，haproxy，nginx，apache
商业集群硬件：F5,Netscaler，Radware，A10
负载均衡的分类
二层负载均衡(数据链路层) ：负载均衡服务器对外依然提供一个VIP（虚IP），集群中不同的机器采用相同IP地址，但是机器的MAC地址不一样。当负载均衡服务器接受到请求之后，通过改写报文的目标MAC地址的方式将请求转发到目标机器实现负载均衡。
三层负载均衡(网络层)：和二层负载均衡类似，负载均衡服务器对外依然提供一个VIP（虚IP），但是集群中不同的机器采用不同的IP地址。当负载均衡服务器接受到请求之后，根据不同的负载均衡算法，通过IP将请求转发至不同的真实服务器。
四层负载均衡(传输层)：四层负载均衡工作在OSI模型的传输层，由于在传输层，只有TCP/UDP协议，这两种协议中除了包含源IP、目标IP以外，还包含源端口号及目的端口号。四层负载均衡服务器在接受到客户端请求后，以后通过修改数据包的地址信息（IP+端口号）将流量转发到应用服务器。
七层负载均衡(应用层)：七层负载均衡工作在OSI模型的应用层，应用层协议较多，常用http、radius、dns等。七层负载就可以基于这些协议来负载。这些应用层协议中会包含很多有意义的内容。比如同一个Web服务器的负载均衡，除了根据IP加端口进行负载外，还可根据七层的URL、浏览器类别、语言来决定是否要进行负载均衡。

PS：OSI的7层从上到下分别是 7、应用层；6、表示层；5、会话层；4、传输层；3、网络层；2、数据链路层；1、物理层；

DNS负载均衡：在DNS服务器上配置多个域名对应IP的记录。例如一个域名www.baidu.com对应一组web服务器IP地址，域名解析时经过DNS服务器的算法将一个域名请求分配到合适的真实服务器上
HTTP负载均衡：根据用户的http请求计算出一个真实的web服务器地址，并将该web服务器地址写入http重定向响应中返回给浏览器，由浏览器重新进行访问
IP负载均衡：在网络层通过修改请求目标地址进行负载均衡, LVS 实现了IP负载均衡，包含三个方法：NAT（传输层4）,DR（直接路由，数据链路层2）,TUN（隧道）
链路层负载均衡：在通信协议的数据链路层修改mac地址，进行负载均衡
混合型负载均衡：多种均衡方式组合使用
参考：https://www.cnblogs.com/danbing/p/7459224.html

3、高性能计算集群（HPC）
定义：计算任务分配到集群的不同计算节点儿提高计算能力，因而主要应用在科学计算领域，主要有高吞吐计算、分布式计算
作用：大规模的计算，数据挖掘、天气预报等
参考：http://www.jointforce.com.cn/page/hardware_linux.html

分布式与集群的联系与区别如下：
(一) 分布式是指将不同的业务分布在不同的地方。
(二) 而集群指的是将几台服务器集中在一起，实现同一业务。
(三)分布式的每一个节点，都可以做集群，而集群并不一定就是分布式的。而分布式，从狭义上理解，也与集群差不多，但是它的组织比较松散，不像集群，有一定组织性，一台服务器宕了，其他的服务器可以顶上来。分布式的每一个节点，都完成不同的业务，一个节点宕了，这个业务就不可访问了。
后台集群服务的初始研究

集群：同一个业务，部署在多个服务器上。
分布式：一个业务拆分为多个子业务，部署在多个服务器上。

主流的负载均衡对比：

总结：
大型网站架构：对性能有严格要求的时候可以使用lvs或者硬件F5，单从负载均衡的角度来说，lvs也许会成为主流，更适合现在大型的互联网公司；
中型网站架构：对于页面分离请求由明确规定，并且性能有严格要求时，可以使用haproxy
中小型网站架构：比如日访问量小于1000万，需要进行高并发的网站或者对网络不太严格的时候，可以使用nginx

后台集群服务的初始研究

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