Въведение в клъстер технологиите на Windows 2000

Изтегляне 131.4 Kb.

Дата	27.04.2017
Размер	131.4 Kb.
	#20015

Въведение в клъстер технологиите на Windows 2000

Операционните системи Microsoft® Windows® 2000 Advanced Server и Datacenter Server позволяват организиране, разгръщане и прилагане върху PC архитектури на реалновременни приложения за управление на непрекъснати процеси или критични за бизнеса приложения, работещи в непрекъснат режим, приложения характеризиращи бизнеса и даващи неговата същност, както и на приложения с високо мрежово натоварване и обмен, с използуване на множествен достъп до общи информационни ресурси. От особенна важност в тези случаи са клъстер технологиите.

Основни разлики между представителите на Windows 2000 сървър фамилията

Feature	Windows 2000 Server	Windows 2000 Advanced Server	Windows 2000 Datacenter Server
Ограничения за броя поддържани процесори	4	8	32
Поддръжка на памет	4 GB Intel	8 GB Intel (PAE) и (EMA)	64 GB Intel (PAE) и (EMA)
Network Load Balancing	Не	Да (max 32 възела)	Да (max 32 възела)
Поддръжка на клъстер	Не	Да (max 2 възела)	Да (max 4 възела)
Job Object	Job Object API	Job Object API	Process Control Manager
WinSock Direct	Не	Не	Да
Hardware Compatibility List	Да	Да	Златна HCL

Enterprise Memory Architecture (EMA) позволява на Windows 2000 Advanced Server & Datacenter Server операционните системи да управляват физическа оперативна памет на сървъри с повече от 4 GB RAM. Приложенията, например Microsoft’s SQL Server Enterprise Edition 7.0, отчитащи този факт (“large memory aware”), могат да използуват адресите над 4 GB да кешират данни в оперативната памет. Това силно ускорява всички процеси.

Windows 2000 Advanced Server & Datacenter поддържа системи използуващи разработката на Intel - Physical Address Extensions (PAE), позволяваща управлението на до 8 GB физическа RAM памет в Windows 2000 Advanced Server и до 64 GB физическа RAM памет в Windows 2000 Datacenter Server.

Microsoft поддържа PAE по два начина:

Автоматична поддръжка в ядрото на Windows 2000. Тази технология съществено намалява пейджинга и ускорява съвместната работа на приложенията, без да изисква промени в кода на приложенията или някакви допълнителни настройки.

Чрез изградени нови API-та, наречени Advanced Windowing Extensions (AWE). Приложенията, използуващи тези API-та имат достъп до 64 GB от паметта през прозорец в паметта в рамките на 4 GB процес (подобно на идеологията на LIM прозореца в DOS). Само четири системни кола се използуват за деклариране на AWE прозореца и на достигане на допълнителна памет вътре в този прозорец

ехнологията “Клъстеринг” представлява свързване на индивидуални сървъри физически и програмно, както и координиране на комуникационния обмен между тях за решаване на общи задачи. При спиране на някои от сървърите от клъстера, процес наречен “failover” автоматично измества работното натоварване към друг сървър за осигуряване на работа без сбоеве и непрекъснат сервиз. В добавка към този процес, някои форми на клъстеринг технологиите също прилагат и разпределение на работното натоварване, позволяващо оптимизиране на натоварването между отделните сървъри, участвуващи в клъстера.

Типичен двувъзлов Клъстер за “failover” за приложения и за обслужване на file & print ресурси

Комбинирано с технологията за симетрична многопроцесорна работа “symmetrical multiprocessing (SMP)” (Windows NT и Windows 2000 всички версии са симетрични, многопроцесорни, многоплатформени, многозадачни операционни системи), клъстер технологиите позволяват поддръжката на критични във времето процеси, с възможности за тяхното разширяване в хоризонтала (чрез увеличаване на брой потребители, количество информация, използувани ресурси) и във вертикала (чрез усложняването на самите приложения, чрез промяната им и изграждане на структури и йерархии) за посрещане на нарасналите корпоративни нужди.

Дефиниране на клъстер в Windows 2000

Клъстерът е група от независими компютри, работещи в съвместен режим за поддръжка на обща група приложения и работещи за клиенти и приложения като единна (една) операционна система. Тези компютри са свързани физически (кабелно или безкабелно) и програмно чрез софтуер за изграждане на клъстер в единен комуникационен комплекс. Тези връзки позволяват използуването на двете технологии “failover” и разпределение на работното натоварване

Фиг. 1. Двете Windows клъстер технологии приложени в типична среда за електронна търговия

Клъстер технологията на Windows 2000 дава възможност за осигуряване на непрекъсваем информационно-ресурсен достъп и обмен, разширяемост и управляемост:

възможност за осигуряване на непрекъсваем информационно-ресурсен достъп и обмен. Клъстерът е изграден за преодоляване на сбойни ситуации. Приложенията се разпределят върху повече от един компютър за достигане на ниво на паралелизъм и възстановимост при сбой, осигурявайки непрекъсваем информационно-ресурсен достъп.
Разширяемост. Това е възможността за разширяване на изчислителната мощ на клъстера, чрез добавяне на допълнителни процесори и компютри в клъстера.
Управляемост. За потребители, приложения и мрежа клъстерът се представя като единна операционна система с обща администрация и контрол. Тя може да се предоставя на администраторите от една точка, която маже да бъде локална или отдалечена (дори извън клъстера).

WINDOWS 2000 позволява два вида клъстери

В Windows 2000 Advanced Server and Datacenter Server операционните системи, Microsoft представя два вида клъстерни технологии, които могат да бъдат използувани поотделно или в комбинация. Те дават на корпоративните организации пълния набор от клъстерни решения, изборът на които зависи от изискванията на конкретните приложения и сервизи. Тези технологии са илюстрирани на фиг.1 и включват:

Клъстер сервиз. Този сервиз има за цел осигуряването и прилагането на “failover” поддръжка за приложенията като бази данни, системи за предаване на съобщения, файлови сервизи и сервизи осигуряващи печат. Клъстерните сервизи поддържат двувъзлов клъстер с Windows 2000 Advanced Server и четиривъзлов клъстер в Datacenter Server. Клъстер сервизите дават възможност за осигуряване на непрекъсваем информационно-ресурсен достъп и обмен за стратегически инфраструктурни приложения и други поддържащи системи за критически за бизнеса приложения (например при изграждане на сайтове за електронна търговия с използуване на Microsoft Exchange Server и Microsoft SQL Server™ 7.0 за управление на базите данни).
Разпределение на работното натоварване в мрежата (Network Load Balancing (NLB)). Този сервиз прави разпределение на идващия по IP (Internet Protocol) трафик през клъстерите (до 32 възела). Network Load Balancing разширява едновременно възможността за осигуряване на непрекъсваем информационно-ресурсен достъп и обмен, както и разширяемостта на Internet сървър базираните програми като Уеб сървъри, мултимедийни сървъри, управляващи и осигуряващи реалновременни потоци от мултимедийна информация, терминални сервизи и др.. Чрез действия като разпределител на мрежовото натоварване между участниците в клъстера и чрез предоставяне на контролната информация за управление на приложенията, разработени върху технологията Windows Management Instrumentation (WMI), Network Load Balancing естествено се интегрира в съществуващи инфраструктури от Уеб ферми (разпределени сайтове с възможни йерархии в структура, управление, съдържание, активни страници, съхранение и осигуряване на достъп до информацията в разпределена среда). Network Load Balancing служи и като идеално средство за изграждане на балансирани разпределени архитектури и среди на Уеб ферми изградени на базата на Microsoft AppCenter Server.

Network Load Balancing на сървър, състоящ се от 4 хост машини

Какъв е смисълът от прилагане на клъстерния сервиз

“Line-of-business” приложения са приложения, които са централни за дейността на компанията и включват системи като бази данни, сервизи по осигуряване на обмен на данни и съобщения, приложения за корпоративно планиране на ресурсите, както и основни сервизи за печат и файлов обмен. Клъстер сервизът в операционната система Windows 2000 осигурява, че тези приложения са активни и оперират дори при сбой и пропадане на някой от сървърите в клъстера.

В случай на хардуерно или софтуерно пропадане на който и да е възел, текущите приложения работещи върху този възел се мигрират от клъстер сервиза към оцелял възел от клъстера и се рестартират. Понеже клъстър сервизът използува поделено дисково пространство с обща шинна архитектура, например SCSI и оптика (Fibre Channel), при тази миграция не се губят данни.

Предимствата при прилагане на клъстер сервиза на Windows 2000 са:

Намаляване на непланирания престой на клъстера: Престоя вследствие на софтуерни или хардуерни сбоеве може да се изрази в загуба на приходи, изгубено време на IT екипа, в раздразнени клиенти. Използуването на клъстер сервиза от операционната система Windows 2000 осигурява, че “Line-of-business” приложенията са активни и оперират дори при сбой и пропадане на някой от сървърите в клъстера, като съществено намаляват непланираните престои.
Възможност за гладко поетапно ъпгрейдване на приложения в клъстера: Клъстер сервизът е подходящ за осигуряване на прозрачен ъпгрейд на приложения без прекъсване на работата на клиентите. Чрез миграция на приложенията върху един възел, ъпгрейдването им и обратната миграция, се дава възможност за поетапен ъпгрейд на хардуер, софтуер и дори ъпгрейд на операционни системи без спиране на съответните приложения и сервизи. Клъстер сервизът в Windows 2000 поддържа ъпгрейд на операционната система от версиите Windows NT® Server 4.0, Enterprise Edition клъстери с инсталиран Service Pack 4 или по-висок.
Стартиране и работа на корпоративни приложения на които разчитате: Клъстер сервизът се поддържа от десетки приложения с различна функционалност разработени от различни софтуерни производители, ползуващи активно клъстеринг технологиите. Такива са системите за управление на бази данни (Microsoft SQL Server 7.0, Oracle, Informix, IBM DB2), продукти за корпоративна комуникация и инфраструктурни продукти (Microsoft Exchange Server 5.5, Lotus Domino и др.), средства за управление като NetIQ’s AppManager, средства за възстановяване при авария като DoubleTake 3.0 на NSI Software, и ERP приложения, включително SAP, Baan, PeopleSoft и JD Edwards. Сега вече редица сервизи като DHCP, WINS, SMTP, NNTP се използуват клъстер технологии.
Работа на приложенията в клъстер върху стандартен хардуер (като платформи и индустриална реализация): Осигуряване на ниски цени на клъстерите, чрез прилагането им върху стандартни PC сървъри и средства за съхраняване на данни. Клъстерни решения в момента се предлагат и като firmware от големите хардуерни производители като Dell, Compaq, IBM, Hewlett-Packard, Unisys, Data General и др.

Трябва да се упомене, че клъстер сервизът в Windows 2000 е изключително лесен за изграждане, конфигуриране и е с подобрено управление и клъстер администрация от централизирано място (Microsoft Management Console)..

Стойноста на NETWORK LOAD BALANCING технологията

С експлозивното нарастване на Internet и свързаните с него сервизи в корпоративния Интранет и Екстранет, стана по-належаща от всякога възможността за динамично разширяване на Web сървъри по цял свят. Чрез технологията Network Load Balancing, Windows 2000 дава интегрирана инфраструктура за създаване на разрпределени Уеб сайтове (както и Уеб ферми) със разпределение на натоварването между съответните сървъри в мрежата. Комбинирано с приложенията работещи в разпределена среда, Network Load Balancing осигурява Уеб сервизи, които могат да бъдат разширявани за поемане и на най-тежкия мрежови трафик, като същевременно гарантират минимално планирано и непланирано време на престой на съответния сайт.

Предимствата от прилагане на технологията Network Load Balancing са:

Разширяване на Уеб приложенията, чрез бързо допълване с нови сървъри: Планиране на поетапно разширяване на сайтовете чрез прилагане на NLB клъстер и избягване на предварителни разходи. NLB използува статистически методи за разпределение на пристигащите IP заявки в клъстера и поддръжка на до 32 сървъра.
Подсигурява безсбойна работа на Уеб сайта и постоянното му присъствие в Internet за вашите клиенти: С 10 секундния толеранс за прилагане на “failover” време за пренасочване към друг сървър от клъстера, разработен по технология Network Load Balancing, вашите посетители няма да бъдат прекъснати при извършване на каквито и да е дейности в сайта. Тази технология, комбинирана със средства за наблюдение, мониторинг и контрол на приложенията, като Microsoft ClusterSentinel, включен в Resource Kit на Windows 2000, позволява подсигуряване на непрекъсната работа на Уеб сайта..
Готовност за прилагане на Microsoft AppCenter Server в бъдеще. AppCenter Server включва управление, мониторинг, възможности за насочени репликации, идеални за Уеб сайтове използуващи Network Load Balancing клъстер технология на изграждане.

Паралелно използуване на двете клъстер технологии

Двете клъстер технологии могат да бъдат използувани съвместно за изграждане на иерархически комерсиални сайтове с n – нива, както и на разпределени Уеб Ферми.

Клъстери на n-нива (N-tier clustering)

N-Tier разпределени приложения

Приложенията на n –нива се разделят технологично на основни компоненти:

Представителна (Presentation) – това е парчето на приложението с което клиентът контактува.
Логика на приложението (Application logic) – това е часта от приложението, съдържаща в себе си всичките бизнес правила и логиката, свързана с приложението.
Д

анни (Data) – това е механизъмът, чрез който се запазват и управляват данните, свързани с приложението.

Архитектура на приложение на 3 нива

Коя технология за клъстеринг и кога ще използувате за вашите приложения ?
Технология Сценарий	Клъстер сервиз	Network Load Balancing	Предимства
Web Сървър ферми			Бързо достигане на пълен капацитет Минимизиране времето на изключено състояние на сайта
Терминални сервизи			Бързо достигане на пълен капацитет Минимизиране на ефектите от пропадане на сървърите
File/Print Сървъри			Минимизиране на времето на неработене на сервиза Осигуряване на кохерентност и консистентност на данните след сбоеве
БазиДанни/Съобщения			Минимизиране на сбоя на приложенията  Осигуряване на кохерентност и консистентност на данните след сбоеве
Сайтове за електронна търговия			 Бързо достигане на пълен капацитет  Минимизиране на ефектите от пропадане на сървъри и приложения

Клъстер технологиите в Windows 2000 са разработени така, че да осигуряват възможност за изграждане на мощни клъстери. Примерът показва Internet Уеб сайт на три нива базиран на Windows 2000 клъстер решение, комбиниран със симетричен мултипроцесинг (SMP) и мощно управление на паметта в разпределена среда. Възможностите за централизирано управление позволяват бърз преглед на състоянието на многобройни системни ресурси от съответния администратор и разпределение на работното натоварване по нива и между сървъри.

Windows 2000-базирано клъстер решение на 3 нива

Ниво 1: Разпределение на натоварването в клъстера

Използуването на Network Load Balancing клъстер технологията на първо ниво, позволява който и да е сървър от това ниво да обслужва постъпила заявка на клиент. Този сървър ще покаже на потребителя Уеб страницата съдържаща каталога (поради репликацията му между сървърите, този каталог е еднакъв, независимо кой от сървърите го предоставя).

Ниво 2: Компонентно разпределение на натоварването в клъстера ( Component Load Balancing (CLB) – това е част от Microsoft AppCenter Server)

При прилагане на CLB технология в клъстера, CLB Рутер сървъра избира приложния сървър с най-кратко време на отговор, на който се предоставя обслужването на потребителската заявка, който осигурява транзакция към базата данни, намираща се на третото ниво на клъстера.

Ниво 3: Клъстер от сървъри

Вградените клъстерни сервизи в Windows 2000 Advanaced Server позволяват два сървъра да бъдат свързани в клъстер с възможност за мултипроцесорно обслужване ( до 16 процесора) за осигуряване на по-добра достъпност и по –лесно управление на ресурсите на сървърите.

В резюме имаме разпределение на мрежовото натоварване чрез прилагане на Network Load Balancing клъстер на първо ниво, бизнес логиката на приложението се обслужва на второ ниво от Component Load Balancing клъстер, а базата данни се достига на трето ниво, изградено като сървър клъстер.

Изтегляне 131.4 Kb.

Сподели с приятели: