计算机安全集群系统
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EDA集群系统的实现陈玉洁;张莉【摘要】According to the characteristic of IC design and its application, an EDA clustered system is built up, and the method of construction, configuration and application of the clustered system is introduced. By this system, the design resources can be allocated and scheduled automatically, so the usage and management become very efficient and convenient.%根据集成电路设计应用的特点,组建了一个适合集成电路设计的EDA集群系统,介绍了集群系统的构建、配置和使用方法,实现了资源的自动分配和调度.系统使用方便,易于管理.【期刊名称】《实验技术与管理》【年(卷),期】2013(030)001【总页数】4页(P108-110,136)【关键词】集群系统;集成电路设计;EDA;资源分配【作者】陈玉洁;张莉【作者单位】清华大学微电子所,北京 100084【正文语种】中文【中图分类】TP302;TP393EDA(电子设计自动化)设计环境是进行集成电路设计不可缺少的条件,其中包括计算机硬件、EDA软件、集成电路设计资源(IP-intellectual property模块)和工艺资源及网络等。
随着芯片设计规模和设计复杂度的增大,对适应EDA应用特点的硬件环境提出了更高的要求。
1 背景1.1 历史状况过去EDA设计环境大多基于Unix平台,因为从硬件角度来说,EDA工具往往需要容量大、稳定性好的服务器,因此进行大规模芯片设计时,采用SUN、HP等品牌服务器、工作站的较多。
希赛网软考频道小编为大家整理了信息安全工程师考点—计算机设备安全,希望对在备考信息安全工程师的考生有所帮助。
考点1、计算机设备安全【考法分析】本考点主要是对计算机设备安全的考查。
【要点分析】1.一般认为,计算机安全的定义,要包括计算机试题及其信息的完整性,机密性,抗否认性,可用性,可审计性,可靠性等几个关键因数;机密性:保证信息部被非授权访问;完整性:维护信息和试题的人为或非人为的非授权篡改;抗否认性:指保障用户无法再时候否认曾经对信息进行的生成,签发,接受等行为;可用性:授权用户根据需要可以随时访问所需信息;可审计性:保证计算机信息系统所处理的信息的完整性,准确性和可靠性,防止有意或无意地出现错误,乃至防止和发现计算机犯罪案件,除了采用其他安全措施之外,利用对计算机信息系统的审计的方法。
利用审计跟踪的工具,可以记录用户的活动;审计跟踪可以监控和扑捉各种安全事件;审计跟踪的另一个主要功能是保存,维护和管理审计日志。
可靠性:指计算机在规定的条件下和给定的时间内完成预定功能的概率;所谓“失效率”是指计算机在某一瞬间失效元件数与元件总数的比率。
影响计算机可靠性的因数有内因和外因两个方面:内因:机器本身的因数外因:指环境条件对系统可靠性,稳定性和维护水平的影响一般认为,在系统的可靠性工程中,元器件是基础,设计是关键,环境是保证。
除了保证系统的正常工作条件及正确使用和维护外,还要采取容错技术和故障诊断技术。
容错技术:指用增加冗余资源的方法来掩盖故障造成的影响;故障诊断技术:通过检测和排除系统元器件或线路故障。
2.由于计算机系统本身的脆弱性以及硬件和软件的开放性,加之缺乏完善的安全措施,容易给犯罪分子以可乘之机。
3.计算机系统安全涉及到许多学科,因此它是一个综合性很强的问题。
要想解决和计算机系统的安全,就必须首先从计算机的系统结构和基础出发,从计算机硬件环境出发,找到一条合理地解决问题的道路。
4.计算机系统安全是指:为了保证计算机信息系统安全可靠运行,确保计算机信息系统在对信息进行采集,处理,传输,存储过程中,不致收到人为(包括未授权使用计算机资源的人)或自然因数的危害,而使信息丢失,泄露或破坏,对计算机设备,设施(包括机房建筑,供电,空调等),环境人员等采取适当的安全措施。
软件开发知识:利用集群技术构建高可用性的系统随着互联网技术的不断发展,越来越多的企业和组织都在构建自己的高可用性系统,以保证业务的稳定性和数据的安全性。
其中的关键技术之一就是集群技术,通过多台服务器的联合工作,实现高可用性的系统构建。
本文将从以下四个方面深入阐述集群技术构建高可用性系统的要点和步骤。
首先,介绍集群技术的基本概念和原理。
其次,探讨如何利用集群实现系统的负载均衡和故障转移,同时介绍相关的软件和工具。
第三,详细解释如何选用适合的硬件设备和网络结构来搭建集群系统。
最后,对常见的集群系统故障进行分析,提出应对方法。
一、集群技术概述集群技术是一种将多台计算机联合起来构成一个高性能、高可用性、高扩展性的计算机系统的技术。
集群系统通常由多个相互独立的服务器节点组成,节点之间通过特定的网络通信协议进行数据的交换和共享。
在集群系统中,任何一个计算机节点都可以以工作节点的身份进入到整个集群体系中,从而实现任务的分配和执行。
而整个集群系统也可以通过编程、配置等方式实现负载均衡和故障转移,从而提高系统的可用性和稳定性。
二、集群技术实现高可用性系统的原理和步骤2.1负载均衡负载均衡是集群技术中最基本的概念之一。
在一个系统或服务中,用户的请求往往是随机分布的,不同请求的负载也会有所差异。
而通过负载均衡技术,可以将不同请求分配到不同计算机节点中进行处理,从而实现系统的负载均衡。
负载均衡可以分为硬件负载均衡和软件负载均衡两种类型。
硬件负载均衡一般采用专用网络交换机或路由器来实现,比如F5、NetScaler等;而软件负载均衡通常采用虚拟网络设备或软件来实现,比如Nginx、HAProxy等。
2.2故障转移故障转移指在集群系统中,如果某个节点出现了故障,如何及时将请求转发到其他节点,以保证系统的可用性和稳定性。
故障转移也可以分为硬件故障转移和软件故障转移两种类型。
硬件故障转移一般采用专用的硬件设备或热插拔设备来实现,比如磁盘阵列设备或高可用性存储系统。
服务器集群技术第一点:服务器集群技术概述服务器集群技术是一种计算机技术,通过将多个服务器组合成一个集群,共同提供计算、存储和网络服务,以提高系统的性能、可靠性和可扩展性。
集群中的每个服务器被称为节点,节点之间通过网络连接,协同工作,共同完成任务。
服务器集群技术的主要优点有:1.高可用性:当集群中的某个节点出现故障时,其他节点可以接管故障节点的任务,从而保证系统的正常运行。
通过配置高可用性软件,如heartbeat、corosync 等,可以实现节点之间的故障转移和负载均衡。
2.可扩展性:服务器集群技术可以根据系统的负载情况,动态地增加或减少节点,以满足不断变化的计算需求。
这使得集群可以随着业务的发展而扩展,而无需停机或重新配置系统。
3.负载均衡:通过负载均衡技术,可以将任务均匀地分配到集群中的各个节点,从而提高系统的处理能力和效率。
负载均衡可以通过软件实现,如LVS、HAProxy 等,也可以通过硬件设备实现,如 F5 负载均衡器。
4.数据冗余:在服务器集群中,可以通过数据冗余技术,将数据复制到多个节点,以提高数据的可靠性和安全性。
常见的数据冗余技术有 RAID、DNS 轮询等。
5.灵活性:服务器集群技术可以支持多种应用和服务,如 Web 服务、数据库服务、文件服务等。
此外,集群可以根据不同的业务需求,灵活地调整节点数量、配置和负载策略。
服务器集群技术的主要应用场景有:1.大型网站:为了应对高并发、高流量的需求,大型网站通常采用服务器集群技术,将网站的业务流量分发到多个服务器,提高网站的访问速度和稳定性。
2.云计算平台:云计算平台通过服务器集群技术,提供大规模、弹性可扩展的计算资源和服务,满足不同用户的计算需求。
3.分布式存储:分布式存储系统通过服务器集群技术,将数据分布存储到多个节点,提高数据的可靠性和可扩展性。
4.大数据处理:大数据处理框架如 Hadoop、Spark 等,通过服务器集群技术,实现大规模数据的分布式计算和存储。
集群系统介绍以及和小型机的对比下面将详细阐述集群系统的特点以及集群系统相对于传统的小型机系统在信息类服务领域中的优势。
1、目前多数信息中心建设的目标高性能以及大规模数据仓库和数据挖掘面对着日益飞速发展的互联网络,单个计算机系统的计算和应用能力正在接受着无比巨大的考验,在短短的几年当中,一些主流业务数据库系统的数据量已经从过去的几个G扩展到了目前的几十T甚至几千T,而且这样的业务数据还正在极大的速度增长着。
例如一个安全系统的内部信息中心常常要提供各种各样的业务系统的功能如人口户政系统、警员业务系统、罪犯资料系统等等,随着人口流动能力的逐渐增大以及各种各样新兴的业务系统的上马,对信息中心机房服务器的硬件性能的需求也在不断提高。
并且,随着犯罪分子的活动的复杂性的提高,在研究犯罪分子的规律的时候已经不得不引入诸如数据挖掘的手段,而这往往是对数据库系统的极大的考验。
高可靠性信息中心作为一个政府信息的重要链路和服务提供的出口,在关键业务上对系统的可靠性要求是十分强烈的,通常一个数据中心需要对自身的系统机房的可靠性进行详细地评估并针对这样的可靠性评估制定一些相应的可靠性策略。
目前大多数的信息中心在关键业务上采用了传统的单机方式或者双机热备的方式,但是这样的办法在可靠性上还是不能完全保证的,并且如果仅仅采用双机热备的方式,将会有大量的针对关键业务的主机服务器系统处于闲置状态,这显然是对资源的极大浪费。
高可扩展性信息中心的建设是一个长期持续的过程,信息中心的工作方向也会随着上级机关各种不同业务系统的相继出台而有所变动,对于飞速发展的硬件设备来说,一方面资金上不允许,一方面也会造成资源的极大浪费,所以我们并不会一次购进足够多的设备,因此,整个系统的可扩展性将成为信息中心系统建设的一个至关重要的问题,那就意味着系统必须能够一方面在升级的过程中不淘汰原有的系统,一方面又能最大地节约升级成本。
目前多数信息中心的建设采用单机服务器或者小型机模式,这种模式的可扩展性相对较差,新增加的升级系统很难和原有的系统很好地进行工作,而增加的系统的性能又比原有系统优异很多,这就表示原有系统将直接被淘汰而无法继续利用。
集群风险研究综述随着软件和硬件技术的快速发展,集群已经成为了一个越来越流行的存储和计算方案。
集群是由一组相互独立但通过网络连接在一起的计算机组成的。
这些计算机之间通过高速网络相互通信,从而形成了一个高性能的计算平台。
然而,虽然集群技术带来了很多好处,但随之而来也有一些潜在的风险。
我们需要研究这些风险才能更好地利用集群技术。
本综述将针对集群风险的研究进行综述,并分析其对从业人员和学术界的影响。
首先,我们来看看集群系统中的安全风险。
随着联网设备的增加,集群系统面临越来越多的网络攻击。
黑客和网络犯罪分子可能会入侵集群系统,盗取数据,破坏系统或者篡改计算结果,这些都会严重影响实验室和生产环境。
因此,为了防止此类入侵,需要实施安全措施和策略。
其次,集群系统中的故障风险也是不可忽视的。
集群通常用于存储很多重要的数据和应用程序,一旦发生硬件故障或软件故障,将导致此类数据和应用程序的丢失或不可用性。
此外,当一个节点故障时,它可能会对集群系统增加了很多负载压力,从而影响其他节点的性能。
因此,必须采取相应的措施来保护集群的可用性。
第三,数据管理也是集群中的一个重要问题。
现代科研往往需要大量的数据分析,这些数据分析需要由集群系统完成。
但是,当涉及到大量数据的存储和管理时,集群系统可能会遇到性能瓶颈。
如果管理不当,可能会导致数据的丢失,或者导致数据的不准确性。
第四,服务质量(QoS)是集群系统中的另一个关键问题。
获得高质量的服务是使用集群系统的主要目标之一。
但是,可能会出现不公平的服务分配情况,这些情况可能会导致某些用户在使用集群系统时受到影响。
为了保证良好的QoS,需要采取措施来平衡负载、智能分配资源等。
最后,我们来看看集群系统的可扩展性问题。
随着工作负载的增加,集群系统必须能够扩展以适应所需的计算能力。
但是,系统的扩展可能会遇到一些问题,比如数据的共享和数据的一致性。
为了解决这些问题,需要采取措施来确保系统的高效性和正确性。
如何进行超级计算机集群的搭建超级计算机集群是一种将多台计算机连接在一起形成一个强大计算力的系统。
它的搭建能够为科学研究、数据分析、机器学习等领域提供高性能计算能力。
在本文中,我将介绍如何进行超级计算机集群的搭建。
1. 硬件准备超级计算机集群需要多台计算机进行连接,因此首先需要准备足够多的计算机。
这些计算机可以是台式机或者服务器,它们应该具备充足的处理能力和内存容量。
2. 网络配置搭建超级计算机集群的关键是将各个计算机连接在一起组成一个网络,以实现数据的传输和共享。
通常,可以使用交换机或者路由器来建立内部网络,确保计算机之间的通信畅通。
3. 操作系统安装与配置在每台计算机上安装相同的操作系统,如Linux操作系统。
选择合适的Linux发行版本,如Ubuntu、CentOS等,并进行基本的配置。
确保每台计算机的网络设置正确,并指定固定的IP地址。
4. 并行计算框架选择超级计算机集群可以通过并行计算框架来实现任务的分发和并行计算。
常用的并行计算框架包括MPI(Message Passing Interface)和OpenMP。
根据自己的需求和计算任务的特点选择合适的框架。
5. 软件安装与配置根据计算任务的需求,在每台计算机上安装所需的软件和库。
如若进行机器学习任务,可以安装TensorFlow、PyTorch等深度学习框架。
确保软件版本一致,并配置环境变量。
6. 分发任务通过并行计算框架将任务分发给集群中的不同计算节点,以实现任务的并行计算。
通过指定计算节点的IP地址和端口号,将任务分发给集群中的特定节点。
7. 结果收集与整合在计算完成后,将各个计算节点的结果进行收集和整合。
可以使用并行计算框架提供的API或者自行编写代码来实现结果的整合。
确保结果的正确性和完整性。
8. 系统监控与管理超级计算机集群通常包含大量的计算节点,因此需要实时监控集群的运行状态和资源使用情况。
可以使用系统监控软件来实现对计算节点的监控和管理,及时发现和解决问题。
如何进行超级计算机集群的搭建超级计算机集群的搭建是现代科学领域研究的重要组成部分。
它能够大大提高计算速度和处理能力,为各种大规模计算任务提供强大的支持。
本文将介绍如何进行超级计算机集群的搭建,包括硬件选型、网络配置和软件安装等方面。
首先,进行超级计算机集群搭建前,需要明确需求并进行硬件选型。
根据任务的性质和规模,选择适合的计算节点、存储节点和网络设备。
计算节点通常需要高性能的处理器和大容量的内存,以满足复杂计算任务的要求。
存储节点应具备足够的存储空间,可以选择传统的硬盘或更高性能的固态硬盘。
此外,网络设备要能够支持高速的数据传输,确保节点之间的通信畅通。
其次,进行超级计算机集群的搭建需要进行网络配置。
为了实现节点之间的高速通信,可以选择InfiniBand或以太网这样的高性能互联技术。
在网络配置中,需要设置节点之间的IP地址和子网掩码,并确保网络拓扑的合理性。
此外,还需要配置防火墙和路由器等网络安全设备,确保集群的安全性。
接下来,进行超级计算机集群的搭建还需进行软件安装。
根据任务的需求,选择合适的操作系统和中间件。
常见的操作系统有Linux和Windows Server等,而中间件可以选择Hadoop、OpenMPI和Slurm等。
此外,还需安装并配置分布式文件系统(如GlusterFS和Lustre),用于在集群中实现高效的数据存储和共享。
在软件安装完成后,还需进行集群管理和任务调度。
集群管理可以选择使用OpenHPC、Warewulf、Rocks Cluster等相关工具,用于集中管理各个节点。
而任务调度可以使用Slurm、PBS Pro等调度器,用于将大规模计算任务分配给不同的节点,并进行资源管理和任务调度。
最后,进行超级计算机集群搭建后,需要进行集群的测试和调优。
通过运行一些基准测试程序来评估集群的性能,并根据测试结果进行优化。
调优的方向可以包括硬件调整(如修改内存配置、更换网络设备等)和软件优化(如调整计算任务的分配策略、优化中间件配置等)。
北交《计算机安全与保密》在线作业二一、单选题(共15 道试题,共30 分。
)1. 注册中心是()A. CAB. CRLC. RAD. CD正确答案:2. 奇偶校验并行位交错阵列是()A. RAID 0B. RAID1C. RAID2D. RAID3正确答案:3. 风险消减是风险管理过程的第()个阶段A. 1B. 2C. 3D. 4正确答案:4. 宏病毒是随着Office软件的广泛使用,有人利用高级语言宏语言编制的一种寄生于()的宏中的计算机病毒A. 应用程序B. 文档或模板C. 文件夹D. 具有“隐藏”属性的文件正确答案:5. 户身份认证三要素不包括()A. 用户知道什么B. 用户是谁C. 用户拥有什么D. 用户在做什么正确答案:6. 数字证书基于对象的分类不包含()A. 个人身份证书B. 企业或机构身份证书C. 服务器证书D. DER 编码数字证书正确答案:7. QoS是()A. 虚拟专用网络B. 加密技术C. 一种网络安全机制D. 网络协议正确答案:8. 除待解的密文外,密码分析者有一些明文和用同一个密钥加密这些明文所对应的密文属于哪种攻击()A. 唯密文攻击B. 已知明文攻击C. 选择明文攻击D. 选择密文攻击正确答案:9. 在( )加密和解密采用相同的密钥A. 对称加密系统B. 非对称加密技术C. 公开密钥加密技术D. 以上都是正确答案:10. 容错系统工作过程不包括()A. 自动侦测B. 自动切换C. 自动恢复D. 自动启动正确答案:11. 根据密码分析者破译时已具备的前提条件,通常人们将攻击类型分为()种A. 1B. 2C. 3D. 4正确答案:12. 。
圆点病毒和大麻病毒属于()A. 操作系统型病毒B. 外壳型病毒C. 嵌入型病毒D. 源代码类型正确答案:13. PPDR模型有自己的理论体系是()A. 基于机制的B. 基于空间的C. 基于时间的安全理论D. 基于策略的正确答案:14. 并行海明纠错阵列是()A. RAID 0B. RAID1C. RAID2D. RAID3正确答案:15. 我国将信息系统安全分为()个等级A. 3B. 4C. 5D. 6正确答案:北交《计算机安全与保密》在线作业二二、多选题(共10 道试题,共40 分。
网络操作系统网络操作系统(Network Operating System,NOS)是一种基于网络的操作系统,它是针对网络环境和网上应用而设计的操作系统。
相较于传统的个人电脑操作系统,网络操作系统更加注重网络上的共享和协作,可以为大规模的企业或组织提供可靠、高效的网络管理服务。
网络操作系统主要有以下三种类型:1.服务器操作系统服务器操作系统是一种运行在服务器上的操作系统,它能够处理多个用户和应用程序的请求,同时为这些用户和应用程序提供服务。
服务器操作系统通常包括在局域网内的多用户、多任务操作系统和分布式系统。
2.集群操作系统集群操作系统是一种用于管理集群环境的操作系统,它可以把多台计算机组成一个超级计算机,提供高速并行计算能力。
集群操作系统能够自动化集群管理、任务分配和负载均衡,并实现数据共享及高可用性的服务。
3.分布式操作系统分布式操作系统是一种用于分布式系统环境下的操作系统,它可以管理多台计算机的操作系统及其资源,并进行任务调度和管理。
分布式操作系统能够实现多台计算机的协同工作,从而提高了系统的性能和可靠性。
网络操作系统的特点指出1.支持网络资源的管理和共享网络操作系统能够支持网络上的资源管理和共享,使得计算机之间能够互相访问和共享数据和设备。
这种功能可以极大地提高用户的工作效率,同时也使得企业或组织的信息管理更加灵活和便捷。
2.支持远程服务管理网络操作系统能够支持远程服务管理,使得管理员可以通过远程访问的方式对网络中的计算机进行管理和维护。
这种功能能够极大地降低管理员的工作压力,同时也能够使得系统管理更加高效和智能化。
3.支持安全性管理网络操作系统具有良好的安全性管理功能,能够为用户和企业或组织的信息安全提供全面保护。
网络操作系统可以对网络中的用户进行身份认证、数据加密、安全审计等多种安全措施,从而达到全面保护的目的。
4.支持多用户、多任务管理网络操作系统能够支持多用户、多任务管理,能够满足企业或组织的多用户、多任务操作需求。
集群系统的七个特点集群系统具有集中式和分布式计算机体系结构的优点,体现在提高应用系统的可用性,规模可伸缩性和灵活性、改善的应用环境的可管理性、投资保护、易扩展性、快速安装性和开放式系统等七个特点中。
1.提高应用集统的可用性当今的金融和商业在许多关键性服务方面依竣于它们的计算资源,下面所列出的只是很少一部分,另外还有许多、实际上可包括住何应用,直接支持主要任务的生产运行系统,例如,联机的定单录入及资金调动。
换句话说,可为颇密提供充分可靠的服务。
提供日常操作服务,如银行结算处理、图书管理、工程系统、行政管理,包括报表及人事管理等。
支持日常行政管理,如电子邮件及字处理。
一个系统的可用性是该系统提供应用和数据能力的一种衡量,这些应用及现在商业工作充分一体化,对其成功是极端重要的。
如果这些应用不象所需那样可用,就会产生许多相反的结果,例如∶由于不能及时处理具体事务而失去收入;由于不能可靠的服务使顾客遭受损失,失去了顾客;降低了系统用户的工作效率;必须付给雇员超工资,这是由于系统不能用而损失了正常工作时间,必须进行额外工作。
总的来说,金融和商业用计算机系统的停机时间要付出金钱的代价。
例如,1993年美国为商业计算机的停机时间付出了超过40亿美元的代价。
计算机的应用及数据的使用通常要被各种原因的停机所中断,包括预安排的及非预安排的中断。
预安排的停机比较典型的是由下面原因引起∶系统维护、软件或硬件升级,或一些其它可预料到的事件,如数据库的重新组织或物理位置移动等。
非预安排性的停机,包括各种形式的不可预料的事件。
其中包括操作错误、损毁、拆卸、电源中断或其它灾难如地震、火灾、水灾而使机器停机。
不论停机是预安排性的或是非预安排性的,只要用户的应用或数据有短时间不能使用,我们便认为系统遭受了中断。
要知道,系统的中断所牵连的是每日金融和商业的命脉。
一个经正确安排和配置的计算机系统应充分重视系统的停机问题,任何可能的停机都应水不干扰金融和商业活动的进行。
集群技术的介绍2008-04-11 09:05一、高可用性集群系统集群技术(Cluster技术)就是将多台服务器用集群软件连接在一起,组成一个高度透明的大型服务器群的计算机系统,作为一个整体为客户端提供服务,客户端能共享网络上的所有资源,如数据或应用软件等,同时客户端的用户并不关心其应用Server运行在那台服务器上,只关心其应用Server是否能连续工作。
当集群系统内某一台服务器出现故障时,其备援服务器便立即接管该故障服务器的应用服务,继续为前端的用户提供服务。
从客户端看来,集群中的所有服务器是一个系统,就像一台大型的计算机系统,其上运行着客户端需要的应用服务。
由于集群系统能够保证用户的业务是连续的并且具有持续可用的特性,即具有7x24的可用性。
在一年之内可达99.99%可用性时,这样的集群系统我们称为高可用性的集群系统。
在高可用性的集群系统中,由于是多台服务器在高可用性的集群系统软件的管理下为客户端提供服务,故每一个计算机的部件都有冗余备份,如服务器的主板、网卡、网络、电源系统、风扇系统、应用软件、存储设备(Disk Array)等等,其中最重要的是数据存放的介质要有冗余保护,一旦某个部件出现问题,冗余部件会自动接管故障部件的工作,也就是说某台服务器出现故障,则备份服务器将在集群软件的指挥下自动接管故障服务器的工作,从而消除了此故障对整个系统的影响。
现在常用的双机热备系统仅仅是只有两个节点的、最简单的集群系统,是高可用性集群系统的特例。
高可用性的集群系统主要包括以下几方面硬件组件:服务器组:在高可用性的集群系统中每个节点的服务器必须有自己的CPU、内存和磁盘。
每个服务器节点的磁盘是用于安装操作系统和集群软件程序。
对外提供服务的网路:集群系统中的服务器一般采用TCP/IP网络协议与客户端相连。
每个服务器上都有自己的应用服务,客户端必须通过集群服务器中的网络通路来得到自己的服务。
心跳信号通路:在高可用性的集群系统中每个节点必须有心跳接口,用于服务器节点之间互相监视和通信,以取得备援服务器的工作状态。
集群系统的基本概念
1. 集群:指由多台计算机(节点)组成的一个计算系统,通过网络协作完成相同或不同的任务。
2. 节点:指构成集群的单个计算机系统。
3. 主节点/控制节点:指集群中负责协调整个集群工作的计算机节点,也称为管理节点,常用于集群资源的监测、配置和管理等操作。
4. 从节点/计算节点:指集群中用于执行任务的计算机节点,通常用于分布式计算、数据分析等大规模计算任务。
5. 负载均衡:指将任务按照一定的策略分配到不同的节点上,以达到提高系统性能、资源利用率等目的。
6. 高可用性:指集群系统为保证系统的连续可用性,设有切换机制,当某个节点发生故障时,系统自动将任务切换到其他正常节点上执行。
7. 分布式存储:指将数据分散存储在不同的节点中,通过数据复制、数据恢复、数据备份等技术保证数据的安全性和可靠性。
8. 数据并行计算:指将计算任务划分为若干个子任务,并在不同的节点上并行
计算,以实现加速计算和提高系统性能。
9. 网络拓扑:指集群系统中节点之间的物理、逻辑连接方式,常见的拓扑结构有星型、树型、环型、网状等。
10. 系统监控:指通过监测集群中不同的节点、网络连接等参数,实现对系统性能、资源使用情况、异常事件等进行实时监控。
系统集群的作用和意义嘿,朋友们!今天咱们来聊聊系统集群这个超酷的东西。
你可以把系统集群想象成一个超级英雄的联盟,就像复仇者联盟那样,不过这里的英雄是各种计算机系统。
它的作用可大了去了。
首先呢,系统集群就像是一群小蚂蚁合作搬大象。
单独一个系统可能就像一只小蚂蚁,力量有限,面对庞大的数据和复杂的任务,可能累得气喘吁吁也搞不定。
但是当它们组成集群,就像是一群蚂蚁齐心协力,再大的数据“大象”也能被轻松搬动。
比如说,一个大型网站每天要处理海量的用户访问请求,如果只有一个服务器系统,那估计就像一个人要同时接待成千上万个客人,手忙脚乱还会把事情搞砸。
但有了系统集群,就如同请来了一群训练有素的服务员,有条不紊地应对各种需求。
系统集群还像是一个有着无数分身的孙悟空。
当某个部分出现故障,就像孙悟空的一个分身受伤了,其他的分身马上就能顶上。
这就保证了整个系统不会因为一点小问题就瘫痪。
要是没有集群,那系统一旦出故障,就像一辆汽车的一个轮子坏了就直接趴窝,可惨了。
从意义上来说,系统集群就像是给企业穿上了一层厚厚的铠甲。
在这个信息就是黄金的时代,数据的安全和稳定处理是企业的命根子。
有了集群,就好比有了坚固的堡垒,能够抵御各种数据洪水猛兽的攻击。
而且,系统集群像是一场永不落幕的音乐会。
每个系统就像一个乐手,它们协同演奏出美妙的数据乐章。
不同的系统负责不同的部分,组合起来就创造出了高效处理数据的和谐旋律。
再夸张点说,系统集群是数字世界里的魔法军团。
它能让数据像被施了魔法一样快速地传输、处理和存储。
没有它,数据就像一群迷失在迷宫里的小老鼠,到处乱窜找不到方向。
它还像是一个超级大脑的各个脑区。
每个系统承担不同的功能,组合起来就有了超级智慧,能够快速分析复杂的情况并做出决策。
要是单个系统,那可能就像只有一个脑细胞在苦苦思考,效率极低。
系统集群也是企业发展的火箭助推器。
能让企业在数据处理和业务拓展上飞速前进,就像火箭冲破大气层一样。
没有它,企业可能就像骑着自行车在高速公路上,被远远地甩在后面。
2.2.2集群系统
1、集群的基本概念
集群,英文名称为Cluster,通俗地说,集群是这样一种技术:它至少将两个系统连接到一起,使多台服务器能够像一台机器那样工作或者看起来好像一台机器。
用户从来不会意识到集群系统底层的节点,在他/她们看来,集群是一个系统,而非多个计算机系统。
并且集群系统的管理员可以随意增加和删改集群系统的节点。
采用集群系统通常是为了提高系统的稳定性和网络中心的数据处理能力及服务能力。
Cluster 集群技术可如下定义:一组相互独立的服务器在网络中表现为单一的系统,并以单一系统的模式加以管理。
此单一系统为客户工作站提供高可靠性的服务。
在集群系统中,所有的计算机拥有一个共同的名称,集群内任一系统上运行的服务可被所有的网络客户所使用。
一个集群包含多台(至少二台)拥有共享数据存储空间的服务器。
任何一台服务器运行一个应用时,应用数据被存储在共享的数据空间内。
每台服务器的操作系统和应用程序文件存储在其各自的本地储存空间上。
集群内各节点服务器通过一内部局域网相互通讯。
当一台节点服务器发生故障时,这台服务器上所运行的应用程序将在另一节点服务器上被自动接管。
当一个应用服务发生故障时,应用服务将被重新启动或被另一台服务器接管。
当以上任一故障发生时,客户将能很快连接到新的应用服务上。
集群必须可以协调管理各分离组件的错误和失败,并可透明的向集群中加入组件。
用户的公共数据被放置到了共享的磁盘柜中,应用程序被安装到了所有的服务器上,也就是说,在集群上运行的应用需要在所有的服务器上安装一遍。
当集群系统在正常运转时,应用只在一台服务器上运行,并且只有这台服务器才能操纵该应用在共享磁盘柜上的数据区,其它的服务器监控这台服务器,只要这台服务器上的应用停止运行(无论是硬件损坏、操作系统死机、应用软件故障,还是人为误操作造成的应用停止运行),其它的服务器就会接管这台服务器所运行的应用,并将共享磁盘柜上的相应数据区接管过来。
其接管过程如图2-6所示,图2-6(a)是应用服务器1正常工作时的情况。
图2-6(b)是.应用服务器1停止工作后的情况,此时其它的服务器将该服务器1的应用接管过来。
具体接管过程分三部执行:
系统接管
加载应用
客户端连接
集群系统的优势在于以下几点:
(1)集群系统可解决所有的服务器硬件故障,当某一台服务器出现任何故障,如:硬盘、内存、CPU、主板、I/O板以及电源故障,运行在这台服务器上的应用就会切换到其它的服务器上。
图2-6集群系统
(2)集群系统可解决软件系统问题,我们知道,在计算机系统中,用户所使用的是应用程序和数据,而应用系统运行在操作系统之上,操作系统又运行在服务器上。
这样,只要应用系统、操作系统、服务器三者中的任何一个出现故障,系统实际上就停止了向客户端提供服务,比如我们常见的软件死机,就是这种情况之一,尽管服务器硬件完好,但服务器仍旧不能向客户端提供服务。
而集群的最大优势在于对故障服务器的监控是基于应用的,也就是说,只要服务器的应用停止运行,其它的相关服务器就会接管这个应用,而不必理会应用停止运行的原因是什么。
(3)集群系统可以解决人为失误造成的应用系统停止工作的情况,例如,当管理员对某台服务器操作不当导致该服务器停机,因此运行在这台服务器上的应用系统也就停止了运行。
由于集群是对应用进行监控,因此其它的相关服务器就会接管这个应用。
集群系统的不足之处在于:
我们知道集群中的应用只在一台服务器上运行,如果这个应用出现故障,其它的某台服务器会重新启动这个应用,接管位于共享磁盘柜上的数据区,进而使应用重新正常运转。
我们知道整个应用的接管过程大体需要三个步骤:侦测并确认故障、后备服务器重新启动该应用、接管共享的数据区。
因此在切换的过程中需要花费一定的时间,原则上根据应用的大小不同切换的时间也会不同,越大的应用切换的时间越长。
2. 双机容错系统
集群中镜像服务器双机系统是硬件配置最简单和价格最低廉的解决方案,通常镜像服务的硬件配置需要两台服务器,在每台服务器有独立操作系统硬盘和数据存贮硬盘,每台服务器有与客户端相连的网卡,另有一对镜像卡或完成镜像功能的网卡。
双机容错系统通过软硬件的紧密配合,将两台独立服务器在网络中表现为单一的系统,提供给客户一套具有单点故障容错能力且性价比优越的用户应用系统运行平台。
双机容错技术能够自动检测应用或服务器故障,并可将其在另一台可用的服务器上快速重新启动;而用户只会觉察到瞬间的服务暂停。
双机容错的目的在于保证数据永不丢失和系统永不停机,采用智能型磁盘阵列柜可保证数据永不丢失,采用双机容错软件可保证系统永不停机。
它的基本架构共分两种模式:双机互备援(Dual Active)模式和双机热备份(Hot Standby)模式。
(1)双机互备援(Dual Active)基本简介
所谓双机热备互援就是两台主机均为工作机,在正常情况下,两台工作机均为信息系统提供支持,并互相监视对方的运行情况。
当一台主机出现异常时,不能支持信息系统正常运行,另一主机则主动接管(Take Over)异常机的工作,继续主持信息的运行,从而保证信息系统能够不间断的运行,而达到不停机的功能(Non-Stop),但正常运行主机的负载0(Loading)会有所增加。
此时必须尽快将异常机修复以缩短正常机所接管的工作切换回已被修复的异常机。
(2).双机热备份(Hot Standby)基本简介
所谓双机热备份就是一台主机为工作机(Primary Server),另一台主机为备份机(Standy Server),在系统正常情况下,工作机为信息系统提供支持,备份机监视工作机的运行情况(工作机也同时监视备份机是否正常,有时备份机因某种原因出现异常,工作机尽早通知系统管理员解决,确保下一次切换的可靠性)。
当工作机出现异常,不能支持信息系统运营时,备份机主动接管(Take Over)工作机的工作,继续支持信息的运营,从而保证信息系统能够不间断的运行(Non-Stop)。
当工作机经过修复正常后,系统管理员通过管理命令或经由以人工或自动的方式将备份机的工作切换回工作机;也可以激活监视程序,监视备份机的运行情况,此时,原来的备份机就成了工作机,而原来的工作机就成了备份机。
双机热备份的组成如图2-5所示。
图2-5双机热备份。