En serverklynge er en gruppe servere, der samarbejder på et enkelt system for at give brugerne øget tilgængelighed. Disse klynger bruges til at minimere nedetid og afbrydelser ved at tillade en anden server at overtage i tilfælde af et afbrydelse, en funktion kaldet redundans. I denne artikel vil vi forklare alt om serverklynger, som øger pålideligheden og skalerbarheden af serversystemer.
{autotoc}
Hvad er en serverklynge?
En serverklynge er en gruppe servere, der arbejder sammen med en fælles IP-adresse (IP-adressen er fælles via server- og firewallkonfigurationer). Klyngede servere bruges almindeligvis til servere, der inkluderer forskellige tjenester såsom filservere, printerservere og mere almindeligt til nødvendige tjenester med høj tilgængelighed såsom databaser og andre kritiske tjenester. En serverklynge opretholder konsistensen af servertjenester over tid. Den sikrer også højere tilgængelighed, korrekt belastningsbalancering og systemskalerbarhed.
I en serverklynge kaldes hver af de deltagende servere en node. Hver server har sine egne ressourcer, såsom harddisk, RAM og CPU, som skal bruges. Årsagen til at implementere en sådan konfiguration er, at hvis en server i klyngen fejler, overføres belastningen til en anden server uden nedetid. Klynger heraf bruges til at reducere nedetid og afbrydelser.
Hvordan fungerer serverklynger?
En samling af servere er forbundet til et enkelt system. Når en af disse servere fejler, omfordeles arbejdsbyrden til en anden server så klienten ikke oplever nedetid.
Klyngede servere bruges typisk til applikationer, der kræver hyppige dataopdateringer, hvor fil-, print-, database- og meddelelsesservere er de mest almindelige klynger.
Samlet set giver klyngeservere klienter et højere niveau af tilgængelighed, pålidelighed og skalerbarhed end nogen enkelt server kunne.
I et klynget servermiljø er hver server ansvarlig for ejerskab og administration af sine egne enheder, samt at have en kopi af operativsystem (sammen med eventuelle applikationer eller tjenester), der bruges til at køre de andre servere i klyngen.
Serverne i klyngen er konfigureret til at samarbejde for at øge datasikkerheden og opretholde ensartetheden af klyngekonfigurationen over tid.
Beskyttelse mod klyngemangel og afbrydelser
Den primære årsag til at bruge serverklynger er at undgå strømafbrydelser og nedetid. Som tidligere nævnt giver klyngede servere øget beskyttelse mod, at et helt netværk går i stykker under strømafbrydelser.
Klyngede servere yder beskyttelse mod tre typer af nedbrud: Program- eller tjenestefejl, hardware- eller systemfejl og webstedsfejl.
Vi vil gennemgå disse typer af afbrydelser mere detaljeret i de følgende afsnit, men kort sagt hjælper serverklynger med at beskytte mod afbrydelser forårsaget af softwarefejl, hardwarefejl og uvedkommende hændelser, der påvirker den fysiske serverlokation.
1. Fejl i en applikation eller tjeneste
Applikations- eller tjenestefejl omfatter alle afbrydelser, der opstår som følge af kritiske fejl, der involverer software eller tjenester, der er afgørende for serverens eller datacenterets drift.
Disse fejl kan skyldes en række faktorer, hvoraf de fleste er uundgåelige. Selvom de fleste servere har redundansforanstaltninger på plads for at forhindre denne type fejl, er applikations- eller tjenestefejl vanskelige at forudsige og planlægge for.
Da serverovervågningsdata er komplekse, kan det være vanskeligt for serveradministratorer at identificere og løse potentielle problemer, før de forårsager et nedbrud.
Selvom en årvågen, kyndig og proaktiv serveradministrator kan identificere og håndtere disse problemer, før de bliver et problem, kan ingen serveradministrator yde omfattende beskyttelse mod denne type fejl.
2. System- eller hardwarefejl
Denne type afbrydelse opstår som følge af fysiske hardwarefejl, som serveren kører på.
Disse afbrydelser kan være forårsaget af en bred vifte af faktorer og påvirkes af stort set alle typer komponenter, der er kritiske for driften af en server eller et datacenter.
Selvom serverkomponenters pålidelighed og funktionalitet forbedres støt, er ingen komponent immun over for fejl.
Overophedning, dårlig optimering eller blot at komponenten når slutningen af sin levetid kan alle forårsage denne fejl.
På grund af deres betydning for at holde serveren kørende, er processorer, fysisk hukommelse og harddiske blandt de mest udsatte for fejl.
3. Problemer med webstedet
I de fleste tilfælde skyldes fejl på webstedet hændelser, der opstår uden for datacentermiljøet.
Selvom der i teorien er mange hændelser, der kan forårsage et nedbrud på et site, er de hændelser, der oftest er skyld i nedbrud, naturkatastrofer, der forårsager omfattende strømafbrydelser, samt dem, der kan beskadige hardwaren i datacentret.
Selvom nogle naturkatastrofer ikke kan undgås ved andet end omhyggeligt valg af placering, kan dem, der forårsages af strømafbrydelser og deres tilhørende komplikationer, afbødes ved at bruge redundansforanstaltninger såsom serverklynger.
Disse redundansforanstaltninger er afgørende for datacentre, der er placeret i områder, der er udsatte for naturkatastrofer.
Selvom problemer, der potentielt kan føre til disse tre forskellige typer fejl, kan identificeres og løses, er redundansforanstaltninger som f.eks. serverklynger den eneste måde at sikre næsten fuldstændig pålidelighed.
Serverklynger er en fremragende måde at sikre fejlfri ydeevne i datacentre, der kræver det hvert minut, hver dag, året rundt.
Clustering-servere er opdelt i tre typer
Serverklynger klassificeres i tre typer baseret på, hvordan klyngesystemet (kaldet en node) er forbundet til den enhed, der er ansvarlig for at lagre konfigurationsdata.
En enkelt (eller standard) quorumklynge, en majority node set-klynge og en enkelt nodeklynge er de tre typer, og de diskuteres mere detaljeret nedenfor.
1. Kvorumsklynge med et enkelt (eller standard) kvorum
Denne klynge er den mest almindeligt anvendte og består af flere noder med en eller flere klyngediskarrays, der bruger en enkelt forbindelsesenhed (kaldet en bus).
Hvert enkelt klyngediskarray i klyngen administreres og ejes af en enkelt server. Systemet, der bruges til at bestemme, om hver enkelt klynge er online og ikke kompromitteret, kaldes det titulære quorum.
I praksis er enkeltstående quorumklynger ret simple. Hver node har en "stemme", som den bruger til at underrette den centrale bus om, at den er online og funktionel.
Klyngen vil forblive operationel, så længe mere end halvdelen af noderne i en enkelt quorumklynge er online. Hvis mere end halvdelen af noderne i klyngen ikke reagerer, vil klyngen stoppe med at virke, indtil problemerne med de enkelte noder er løst.
2. Majoritetsknudesætklynge
Denne model, ligesom den forrige, adskiller sig ved, at hver node har sin egen kopi af klyngens konfigurationsdata, som er ensartet på tværs af alle noder.
Denne model er bedst egnet til klynger med individuelle servere på forskellige geografiske steder.
Mens flertalsnodesætklynger fungerer på samme måde som enkeltklynger med et quorum, adskiller førstnævnte sig ved, at de ikke kræver en delt lagringsbus for at fungere, fordi hver node lagrer en duplikat af quorumdataene lokalt.
Selvom dette ikke helt eliminerer nytten af en delt bus, giver det mere fleksibilitet ved konfiguration af eksterne servere.
3. Klynge med én node
Denne model, som oftest bruges til test, har en enkelt node. Klynger med enkelt node bruges ofte som et værktøj til udvikling og forskning i klyngeapplikationer, men deres anvendelighed er stærkt begrænset af deres manglende failover.
Fordi de kun består af én node, gør fejl i en enkelt node alle klyngegrupper ubrugelige.
En kundeservicerepræsentant hos et lokalt datacenter eller en webhostingudbyder kan forklare forskellene mellem de tre modeller og hjælpe dig med at beslutte, hvilken der er bedst for din virksomhed.
Medmindre du har usædvanlige krav (eller befinder dig på flere geografisk spredte steder), er Standard Quorum Cluster dit bedste bud.
Der er andre navne til serverklyngetyper, som vi vil diskutere her.
4. Højtydende serverklynger for høj tilgængelighed
Klynger med høj tilgængelighed (HA) er den bedste løsning for websteder med meget trafik. HA-klynger kan bruges til onlinebutikker eller applikationer, der kræver optimal, kontinuerlig ydeevne fra deres kritiske systemer.
Fordi klynger med høj tilgængelighed er baseret på redundant hardware og software, hjælper de dig med at undgå enkeltstående fejlpunkter (single points of failure). De er afgørende for failover, systembackups og load balancing. Disse enheder består af flere værter, der kan overtage i tilfælde af, at en specifik server fejler eller overbelastes, hvilket sikrer, at der er så lidt nedetid som muligt.
Serverarkitektur med høj tilgængelighed
Der er to typer arkitektur til HA-klynger: aktiv-aktiv og aktiv-passiv.
Alle noder i en aktiv-aktiv klynge indlæses samtidigt. En aktiv-passiv arkitektur tildeler derimod alle arbejdsbelastninger til en primær node. En backup-node holdes klar til eventuelle afbrydelser i mellemtiden.
Fordi den primære nodes database er placeret, kaldes den sekundære server også for en hot spare eller hot standby. Dette er en billigere implementering end active-active, da hot standby er forberedt på at overtage i tilfælde af, at en komponent fejler.
Klynger med høj tilgængelighed muliggør nem skalerbarhed og øger din pålidelighed. For ikke at nævne, at de leverer stærk infrastruktursikkerhed og mere effektiv vedligeholdelse. Du kan reducere udgifter, reducere nedetid og forbedre brugeroplevelsen med disse klynger.
5. Load Balancing-klynger
Serverfarme kaldet load balancing clusters opdeler brugeranmodninger mellem flere aktive noder. De tre primære fordele er bedre arbejdsbyrdefordeling, redundanssikring og hurtigere drift.
Du kan opdele arbejdsbyrder mellem servere og separate funktioner med load balancing. Denne ordning hjælper med at optimere ressourceudnyttelsen. Den bruger load balancing-software til at tildele anmodninger, i henhold til en algoritme, til forskellige servere. Udgående svar håndteres også af softwaren.
Load balancers bruges i en high availability-klynges aktiv-aktive konfiguration. Load balancer'en bruges af HA-klyngen til at reagere på forskellige anmodninger og sende dem til separate servere. Der er to mulige fordelinger: symmetrisk og asymmetrisk, afhængigt af konfigurationsdataene og computerens ydeevne.
Load balancer holder styr på tilgængeligheden af noder i en aktiv-passiv klynge med høj tilgængelighed. En node, der lukker ned, venter med at sende mere trafik, indtil den er oppe og kører igen.
Derudover kan du bruge flere links samtidigt takket være load balancing-arkitekturen. Når det kommer til infrastruktur, der kræver redundant kommunikation, er denne funktion yderst nyttig. Datacentre og telekommunikationsvirksomheder bruger for eksempel ofte denne arkitektur. Bedre skalerbarhed, omkostningsreduktion og optimering af dataoverførsel med høj båndbredde er de vigtigste fordele.
6. Klyngebaseret og højtydende lagring
Supercomputere, et andet navn for højtydende klynger, er maskiner med større kapacitet, pålidelighed og ydeevne. De bruges oftest af virksomheder med ressourcekrævende arbejdsbyrder.
Mange pc'er, der er forbundet til det samme netværk, udgør en højtydende serverklynge. For at behandle data hurtigere kan du forbinde flere af disse klynger til netværkets datalagringshubs. Med andre ord sikres problemfri ydeevne og hurtige dataoverførsler sammen med højtydende datalagringsklynger.
Kunstig intelligens (AI) og Tingenes Internet (IoT) er to vigtige anvendelser for disse klynger. For at drive komplekse projekter som livestreaming, stormforudsigelser og patientdiagnoser behandler de enorme mængder realtidsdata. Disse egenskaber ved højtydende klyngeapplikationer er også fordelagtige for medier, forskning og finansielle tjenester.
7. Lagring med klyngefunktioner
Klyngebaseret lagring involverer typisk mindst to lagringsservere. De giver dig mulighed for at forbedre dit systems ydeevne, input/output (I/O)-funktioner og pålidelighed. Afhængigt af din virksomheds specifikke behov og mængden af data, du skal gemme, har du mulighed for at vælge mellem en tæt eller løst koblet arkitektur.
En tæt koblet arkitektur fokuserer på primær lagring. Den organiserer data i mindre blokke fordelt mellem noder.
På den anden side giver en selvstændig, løst koblet arkitektur større fleksibilitet. Den har dog ikke kapaciteten til at lagre data på tværs af noder. I en løst koblet arkitektur bliver datalagringsnodens ydeevne og kapacitet de afgørende faktorer. Skalering med nye noder er ikke mulig i en løst koblet arkitektur.
Hvordan kan serverklynger forbedre skalerbarheden?
Serverklynger muliggør horisontal skalerbarhed i systemet. IT-teams har fleksibiliteten til ubesværet at integrere yderligere noder for at håndtere den ønskede mængde trafik eller dataoverførsler.
Derudover forbedrer tilstedeværelsen af yderligere servere skalerbarheden. Blot én server er tilstrækkelig til at håndtere alle forretningsprocesser. At have yderligere servere i konfigurationen giver større fleksibilitet og skalerbarhed med hensyn til ressourcer, hvilket fører til forbedret fejltolerance og ydeevne.
Hvordan kan serverklynger opnå load balancing?
Serverklynger sikrer effektiv fordeling af arbejdsbyrden ved automatisk at overføre overskydende opgaver til andre noder i systemet. Dette kan opnås enten gennem en aktiv-aktiv eller aktiv-passiv konfiguration.
Når den indgående trafik eller databehandlingsforespørgsler overstiger kapaciteten på én server, kan de overføres til en anden tilgængelig klyngeserver. Normalt kan denne overgang ske på to forskellige måder - manuelt eller automatisk.
Brug af manuelle klynger kan være problematisk, da det kræver konfiguration af en node til den samme data-IP-adresse, hvilket resulterer i nedetid. Selv en kort periode med nedetid kan have betydelige økonomiske eller driftsmæssige konsekvenser. Med automatiske klynger har du dog mulighed for at forudkonfigurere softwareindstillinger. Denne klyngeopsætning udfører serverskiftet automatisk.
Hvordan kan serverklynger sikre høj tilgængelighed?
Det er ideelt at bruge flere web- og app-noder for at sikre hardwareredundans. Denne type arkitektur kaldes almindeligvis en high availability-klynge. Det er afgørende at sikre uafbrudt drift i tilfælde af en komponentfejl. Dette er især tydeligt, når operativsystemet oplever en fejl, der mangler redundans på en enkelt server. Uden webstedsfejl vil dine brugere forblive uvidende om eventuelle servernedbrud.
HA-klynger bruger en aktiv-aktiv serverkonfiguration til problemfrit at udveksle ressourcer uden afbrydelser i tjenesten. Selvom denne konfiguration er mere effektiv, er den normalt dyrere sammenlignet med en aktiv-passiv (eller hot standby) konfiguration, da alle noder i systemet skal forblive aktive.
Hvorfor bør du klynge servere?
Redundans er nøglen til en sikker IT-infrastruktur. Oprettelse af en klynge af servere på et enkelt netværk giver maksimal redundans og sikrer, at en enkelt fejl ikke lukker hele dit netværk ned, hvilket gør dine tjenester utilgængelige og koster din virksomhed vigtige indtægter.