Un cluster di server è un gruppo di server che collaborano su un singolo sistema per fornire agli utenti una maggiore disponibilità. Questi cluster vengono utilizzati per ridurre al minimo i tempi di inattività e le interruzioni consentendo a un altro server di subentrare in caso di interruzione, una funzionalità chiamata ridondanza. In questo articolo spiegheremo tutto sul clustering di server, che aumenta l'affidabilità e la scalabilità dei sistemi server.
Cos'è un cluster di server?
Un cluster di server è un gruppo di server che lavorano insieme con un indirizzo IP comune (l'indirizzo IP è comune attraverso le configurazioni del server e del firewall). I server in cluster vengono comunemente utilizzati per server che includono vari servizi come file server, server di stampa e, più comunemente, per servizi ad alta disponibilità richiesti come database e altri servizi critici. Un cluster di server mantiene la coerenza dei servizi server nel tempo. Garantisce inoltre una maggiore disponibilità, un corretto bilanciamento del carico e la scalabilità del sistema.
In un cluster di server, ciascuno dei server partecipanti è chiamato a nodo. Ogni server dispone delle proprie risorse come disco rigido, RAM e CPU da utilizzare. Il motivo per implementare tale configurazione è che se un server all'interno del cluster si guasta, il carico viene trasferito su un altro server, senza tempi di inattività. I relativi cluster vengono utilizzati per ridurre i tempi di inattività e le interruzioni.
Come funziona il clustering dei server?
Una raccolta di server è collegata a un unico sistema. Quando uno di questi server si guasta, il carico di lavoro viene ridistribuito un altro server in modo che il cliente non subisca alcun tempo di inattività.
I server in cluster vengono in genere utilizzati per applicazioni che richiedono frequenti aggiornamenti dei dati, con server di file, stampa, database e messaggistica che rappresentano i cluster più comuni.
Nel complesso, i server di clustering forniscono ai client un livello di disponibilità, affidabilità e scalabilità più elevato rispetto a qualsiasi singolo server.
In un ambiente di server in cluster, ciascun server è responsabile della proprietà e della gestione dei propri dispositivi, oltre a disporre di una copia del sistema operativo (insieme a qualsiasi applicazione o servizio) utilizzato per eseguire gli altri server nel cluster.
I server del cluster sono configurati per collaborare al fine di aumentare la sicurezza dei dati e mantenere la coerenza della configurazione del cluster nel tempo.
Deficit del cluster e protezione dalle interruzioni
Il motivo principale per l'utilizzo dei cluster di server è evitare interruzioni e tempi di inattività. Come affermato in precedenza, i server in cluster forniscono una maggiore protezione contro un'intera rete che si oscura durante un'interruzione di corrente.
I server in cluster forniscono protezione contro tre tipi di interruzioni: errori dell'applicazione o del servizio, errori dell'hardware o del sistema, errori del sito.
Esamineremo questi tipi di interruzioni in modo più dettagliato nelle sezioni seguenti, ma in breve, il clustering dei server aiuta a proteggere dalle interruzioni causate da guasti software, guasti hardware ed eventi estranei che agiscono sul sito del server fisico.
1. Fallimento di un'applicazione o di un servizio
Gli eventi di errore dell'applicazione o del servizio includono qualsiasi interruzione che si verifica a causa di errori critici che coinvolgono software o servizi critici per il funzionamento del server o del data center.
Questi guasti possono essere causati da una varietà di fattori, la maggior parte dei quali è inevitabile. Sebbene la maggior parte dei server disponga di misure di ridondanza per prevenire questo tipo di errore, è difficile prevedere e pianificare gli errori delle applicazioni o dei servizi.
Poiché i dati di monitoraggio del server sono complessi, può essere difficile per gli amministratori del server identificare e risolvere potenziali problemi prima che causino un'interruzione.
Mentre un amministratore di server attento, informato e proattivo può identificare e risolvere questi problemi prima che diventino un problema, nessun amministratore di server può fornire una protezione completa contro questo tipo di errore.
2. Guasto del sistema o dell'hardware
Questo tipo di interruzione si verifica a causa di guasti hardware fisici su cui è in esecuzione il server.
Queste interruzioni possono essere causate da un'ampia gamma di fattori e sono influenzate praticamente da ogni tipo di componente critico per il funzionamento di un server o di un data center.
Sebbene l'affidabilità e la funzionalità dei componenti del server siano in costante miglioramento, nessun componente è immune da guasti.
Il surriscaldamento, la scarsa ottimizzazione o semplicemente il raggiungimento della fine del ciclo di vita del componente possono causare questo guasto.
Data la loro importanza nel mantenere il server in funzione, i processori, la memoria fisica ei dischi rigidi sono tra i più soggetti a guasti.
3. Problemi del sito
Nella maggior parte dei casi, i guasti del sito sono causati da eventi che si verificano al di fuori dell'ambiente del data center.
Sebbene in teoria ci siano molti eventi che possono causare un guasto del sito, gli eventi più comunemente responsabili dei guasti del sito sono disastri naturali che causano interruzioni di corrente diffuse, nonché quelli che possono danneggiare l'hardware all'interno del data center.
Sebbene alcuni disastri naturali non possano essere evitati se non con un'attenta selezione della posizione, quelli causati da interruzioni di corrente e le loro complicazioni associate possono essere mitigati utilizzando misure di ridondanza come i cluster di server.
Queste misure di ridondanza sono fondamentali per i data center situati in aree soggette a disastri naturali.
Sebbene sia possibile identificare e risolvere i problemi che potrebbero potenzialmente portare a questi tre tipi distinti di errori, le misure di ridondanza come il clustering dei server sono l'unico modo per garantire un'affidabilità quasi completa.
Il clustering di server è un modo eccellente per garantire prestazioni impeccabili nei data center che lo richiedono ogni minuto di ogni giorno dell'anno.
I server di clustering sono divisi in tre tipi
I cluster di server sono classificati in tre tipi in base a come il sistema cluster (denominato nodo) è connesso al dispositivo responsabile della memorizzazione dei dati di configurazione.
Un cluster quorum singolo (o standard), un cluster di set di nodi maggioritari e un cluster a nodo singolo sono i tre tipi e vengono discussi in maggior dettaglio di seguito.
1. Cluster di quorum con un quorum singolo (o standard).
Questo cluster è il più comunemente utilizzato ed è costituito da più nodi con uno o più array di dischi del cluster che utilizzano un singolo dispositivo di connessione (chiamato bus).
Ogni singolo array di dischi del cluster all'interno del cluster è gestito e di proprietà di un singolo server. Il sistema utilizzato per determinare se ogni singolo cluster è online e senza compromessi è indicato come quorum titolare.
In pratica, i cluster a quorum singolo sono abbastanza semplici. Ogni nodo ha un "voto" che utilizza per notificare al bus centrale che è online e funzionante.
Il cluster rimarrà operativo finché più della metà dei nodi in un singolo cluster quorum sarà online. Se più della metà dei nodi del cluster non risponde, il cluster smetterà di funzionare finché i problemi con i singoli nodi non verranno risolti.
2. Cluster di set di nodi di maggioranza
Questo modello, come il precedente, differisce in quanto ogni nodo ha la propria copia dei dati di configurazione del cluster, che è coerente in tutti i nodi.
Questo modello è più adatto per cluster con server individuali in diverse località geografiche.
Sebbene i cluster di set di nodi maggioritari funzionino in modo simile ai cluster a quorum singolo, il primo si differenzia per il fatto che non richiede un bus di archiviazione condiviso per funzionare perché ogni nodo archivia localmente un duplicato dei dati del quorum.
Sebbene ciò non elimini completamente l'utilità di un bus condiviso, fornisce una maggiore flessibilità durante la configurazione dei server remoti.
3. Cluster a nodo singolo
Questo modello, più comunemente utilizzato per i test, ha un singolo nodo. I cluster a nodo singolo vengono spesso utilizzati come strumento per lo sviluppo e la ricerca di applicazioni cluster, ma la loro utilità è fortemente limitata dalla mancanza di failover.
Poiché sono costituiti da un solo nodo, l'errore di un singolo nodo rende inutilizzabili tutti i gruppi di cluster.
Un rappresentante del servizio clienti presso un data center locale o un provider di web hosting può spiegare le differenze tra i tre modelli e aiutarti a decidere quale è il migliore per la tua attività.
Unless hai requisiti insoliti (o ti trovi in più località geograficamente disperse), il Cluster Quorum Standard è la soluzione migliore.
Esistono altri nomi assegnati ai tipi di clustering di server, di cui parleremo qui.
4. Cluster di server ad alte prestazioni per un'elevata disponibilità
I cluster ad alta disponibilità (HA) sono l'opzione migliore per i siti Web con molto traffico. Per i negozi online o le applicazioni che richiedono prestazioni ottimali e continue dai loro sistemi critici, potrebbero essere utilizzati i cluster HA.
Poiché i cluster ad alta disponibilità si basano su hardware e software ridondanti, ti aiutano a evitare singoli punti di errore. Sono essenziali per il failover, i backup di sistema e il bilanciamento del carico. Questi dispositivi sono costituiti da diversi host che sono in grado di subentrare nel caso in cui un server specifico si guasti o si sovraccarichi, garantendo che ci siano tempi di inattività quanto meno possibili.
Architettura server ad alta disponibilità
Esistono due tipi di architettura per i cluster HA: attivo-attivo e attivo-passivo.
Tutti i nodi in un cluster attivo-attivo vengono caricati contemporaneamente. Un'architettura attivo-passiva, invece, assegna tutti i carichi di lavoro a un nodo primario. Nel frattempo un nodo di backup viene mantenuto pronto per eventuali interruzioni.
Poiché su di esso è presente il database del nodo primario, il server secondario viene anche definito hot spare o hot standby. Questo è un less implementazione costosa rispetto all'active-active poiché l'hot standby è pronto a subentrare nel caso in cui un componente si guasti.
I cluster ad alta disponibilità facilitano la scalabilità e aumentano l'affidabilità. Per non parlare del fatto che forniscono una forte sicurezza dell’infrastruttura e una manutenzione più efficace. Puoi tagliare le spese, ridurre i tempi di inattività e migliorare l'esperienza dell'utente con questi cluster.
5. Cluster di bilanciamento del carico
Le server farm chiamate cluster di bilanciamento del carico dividono le richieste degli utenti tra diversi nodi attivi. I tre vantaggi principali sono una migliore distribuzione del carico di lavoro, la garanzia della ridondanza e operazioni più veloci.
Puoi dividere i carichi di lavoro tra server e separare le funzioni con il bilanciamento del carico. Questa disposizione aiuta a ottimizzare l'utilizzo delle risorse. Utilizza un software di bilanciamento del carico per assegnare le richieste, secondo un algoritmo, a vari server. Anche le risposte in uscita sono gestite dal software.
I bilanciatori del carico vengono utilizzati nella configurazione attivo-attivo di un cluster ad alta disponibilità. Il sistema di bilanciamento del carico viene utilizzato dal cluster HA per rispondere a varie richieste e inviarle a server separati. Esistono due possibili distribuzioni: simmetrica e asimmetrica, a seconda dei dati di configurazione e delle prestazioni del computer.
Il sistema di bilanciamento del carico tiene traccia della disponibilità dei nodi in un cluster ad alta disponibilità attivo-passivo. Un nodo che si spegne attende di inviare altro traffico finché non viene ripristinato e funzionante.
Inoltre, puoi utilizzare più collegamenti contemporaneamente grazie all'architettura di bilanciamento del carico. Quando si tratta di infrastrutture che necessitano di comunicazioni ridondanti, questa funzionalità è estremamente utile. I data center e le società di telecomunicazioni, ad esempio, utilizzano spesso questa architettura. I principali vantaggi sono una migliore scalabilità, una riduzione dei costi e un’ottimizzazione del trasferimento dati a larghezza di banda elevata.
6. Archiviazione in cluster e ad alte prestazioni
I supercomputer, un altro nome per i cluster ad alte prestazioni, sono macchine con maggiore capacità, affidabilità e prestazioni. Sono più comunemente utilizzati dalle aziende con carichi di lavoro ad uso intensivo di risorse.
Molti PC collegati alla stessa rete costituiscono un cluster di server ad alte prestazioni. Per elaborare i dati più velocemente, puoi collegare diversi di questi cluster agli hub di archiviazione dati della rete. In altre parole, cuciless vengono forniti prestazioni e trasferimenti rapidi dei dati insieme a cluster di archiviazione dati ad alte prestazioni.
L’intelligenza artificiale (AI) e l’Internet delle cose (IoT) sono due principali applicazioni per questi cluster. Per alimentare progetti complessi come lo streaming live, la previsione delle tempeste e la diagnosi dei pazienti, elaborano enormi quantità di dati in tempo reale. Queste caratteristiche delle applicazioni cluster ad alte prestazioni sono vantaggiose anche per i media, la ricerca e i servizi finanziari,
7. Archiviazione con funzionalità di clustering
L'archiviazione in cluster prevede in genere un minimo di due server di archiviazione. Consentono di migliorare le prestazioni, le capacità di input/output (I/O) e l'affidabilità del sistema. A seconda delle esigenze specifiche della tua azienda e della quantità di dati che devi archiviare, hai la possibilità di scegliere tra un'architettura strettamente o liberamente accoppiata.
Un'architettura strettamente accoppiata si concentra sullo storage primario. Organizza i dati in blocchi più piccoli distribuiti tra i nodi.
D'altro canto, un'architettura autonoma e liberamente accoppiata offre una maggiore flessibilità. Tuttavia, non ha la capacità di archiviare dati tra i nodi. In un'architettura ad accoppiamento flessibile, le prestazioni e la capacità del nodo di archiviazione dei dati diventano i fattori determinanti. La scalabilità con nuovi nodi non è possibile in un'architettura a basso accoppiamento.
In che modo i cluster di server possono migliorare la scalabilità?
I cluster di server consentono la scalabilità orizzontale all'interno del sistema. I team IT hanno la flessibilità necessaria per impegnarsilessincorporare semplicemente nodi aggiuntivi per gestire il volume desiderato di traffico o trasmissioni di dati.
Inoltre, la presenza di server aggiuntivi migliora la scalabilità. Per gestire tutti i processi aziendali è sufficiente un solo server. La presenza di server aggiuntivi nella configurazione offre maggiore flessibilità e scalabilità in termini di risorse, con conseguente miglioramento della tolleranza agli errori e delle prestazioni.
In che modo i cluster di server possono ottenere il bilanciamento del carico?
I cluster di server garantiscono un'efficiente distribuzione del carico di lavoro trasferendo automaticamente le attività in eccesso ad altri nodi del sistema. Ciò può essere ottenuto tramite una configurazione attivo-attivo o attivo-passivo.
Quando il traffico in entrata o le query di elaborazione dati superano la capacità di un server, possono essere trasferiti a un altro server cluster disponibile. Di solito, questa transizione può avvenire in due modi diversi: manualmente o automaticamente.
L'utilizzo di cluster manuali può essere problematico in quanto richiede la configurazione di un nodo con lo stesso indirizzo IP dei dati, con conseguenti tempi di inattività. Anche un breve periodo di inattività può avere conseguenze finanziarie o operative significative. Tuttavia, con i cluster automatici, hai la possibilità di preconfigurare le impostazioni del software. Questa configurazione del cluster esegue automaticamente il cambio del server.
In che modo i cluster di server possono garantire un'elevata disponibilità?
L'ideale è utilizzare più nodi Web e app per garantire la ridondanza hardware. Questo tipo di architettura viene comunemente definito cluster ad alta disponibilità. Garantire un funzionamento ininterrotto in caso di guasto di un componente è fondamentale. Ciò è particolarmente evidente quando il sistema operativo subisce un guasto, poiché manca la ridondanza in un singolo server. Senza errori del sito, i tuoi utenti non saranno a conoscenza di eventuali arresti anomali del server.
I cluster HA utilizzano una configurazione server attivo-attivo per eseguire il seamlessscambiare rapidamente le risorse senza alcuna interruzione del servizio. Sebbene questa configurazione sia più efficiente, di solito ha un costo maggiore rispetto a una configurazione attivo-passivo (o hot standby), poiché tutti i nodi del sistema devono rimanere attivi.
Perché dovresti raggruppare i server?
La ridondanza è la chiave per un'infrastruttura IT sicura. La creazione di un cluster di server su un'unica rete fornisce la massima ridondanza e garantisce che un singolo errore non arresti l'intera rete, rendendo inaccessibili i servizi e con costi vitali per la tua azienda.
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