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知识路径： > 安全性与可靠性技术 > 系统可靠性 > 可靠性设计（容错技术、避错技术） > 可靠性设计 >
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相关知识点：9个
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集群（cluster）是由两台以上结点机（服务器）构成的一种松散耦合的计算结点集合，为用户提供网络服务或应用程序（包括数据库、Web服务和文件服务等）的单一客户视图，同时提供接近容错机的故障恢复能力。
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（1）高性能计算科学集群：以解决复杂的科学计算问题为目的的集群系统，其处理能力与真正超级并行机相等，并且具有优良的性价比。
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（2）负载均衡集群：使各结点的负载流量可以在服务器集群中尽可能平均合理地分摊处理，这样的系统非常适合于运行同一组应用程序的大量用户。每个结点都可以处理一部分负载，并且可以在结点之间动态分配负载，以实现平衡。
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（3）高可用性集群：为保证集群整体服务的高可用，考虑计算硬件和软件的容错性。如果高可用性集群中的某个结点发生了故障，那么将由另外的结点代替它。整个系统环境对于用户是透明的。
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在实际应用的集群系统中，这3种基本类型经常会发生混合与交杂。
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（1）镜像服务器双机：这是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储硬盘，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。
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镜像服务器具有配置简单，使用方便，价格低廉诸多优点，但由于镜像服务器需要采用网络方式镜像数据，通过镜像软件实现数据的同步，因此需要占用网络服务器的CPU及内存资源，镜像服务器的性能比单一服务器的性能要低一些。
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有一些镜像服务器集群系统采用内存镜像的技术，这个技术的优点是所有的应用程序和网络操作系统在两台服务器上镜像同步，当主机出现故障时，备份机可以在几乎没有感觉的情况下接管所有应用程序。因为两个服务器的内存完全一致，但当系统应用程序带有缺陷从而导致系统宕机时，两台服务器会同步宕机。采用内存镜像卡或网卡实现数据同步时，在大数据量的读写过程中，两台服务器在某些状态下会产生数据不同步。因此，镜像服务器适合那些预算较少、对集群系统要求不高的用户。
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（2）双机与磁盘阵列柜。与镜像服务器双机系统相比，双机与磁盘阵列柜互联结构多出了磁盘阵列柜，在磁盘阵列柜中安装有磁盘阵列控制卡，阵列柜可以直接将柜中的硬盘配置成为逻辑盘阵。磁盘阵列柜通过SCSI电缆与服务器上普通SCSI卡相连，系统管理员需直接在磁盘柜上配置磁盘阵列。
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双机与磁盘阵列柜互联结构不采用内存镜像技术，因此需要有一定的切换时间，它可以有效地避免由于应用程序自身的缺陷导致系统全部宕机，同时由于所有的数据全部存储在磁盘阵列柜中，当工作机出现故障时，备份机接替工作机，从磁盘阵列中读取数据，所以不会产生数据不同步的问题，由于这种方案不需要网络镜像同步，因此这种集群方案服务器的性能要比镜像服务器结构高出很多。双机与磁盘阵列柜互联结构的缺点是在系统当中存在单点错的缺陷，所谓单点错是指当系统中某个部件或某个应用程序出现故障时，导致所有系统全部宕机。在这个系统中磁盘阵列柜是会导致单点错，当磁盘阵列柜出现逻辑或物理故障时，所有存储的数据会全部丢失。
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（3）光纤通道双机双控集群系统。光纤通道是一种连接标准，可以作为SCSI的一种替代解决方案，光纤技术具有高带宽、抗电磁干扰、传输距离远、质量高、扩展能力强等特性。光纤设备提供了多种增强的连接技术，大大方便了用户使用。服务器系统可以通过光缆远程连接，最大可跨越10km的距离。它允许镜像配置，这样可以改善系统的容错能力。服务器系统的规模将更加灵活多变。SCSI每条通道最多可连接15个设备，而光纤仲裁环路最多可以连接126个设备。
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随着服务器硬件系统与网络操作系统的发展，集群技术将会在可用性、高可靠性、系统冗余等方面逐步提高。未来的集群可以依靠集群文件系统实现对系统中的所有文件、设备和网络资源的全局访问，并且生成一个完整的系统映像。这样，无论应用程序在集群中的哪台服务器上，集群文件系统允许任何用户（远程或本地）都可以对这个软件进行访问。任何应用程序都可以访问这个集群任何文件。甚至在应用程序从一个结点转移到另一个结点的情况下，无需任何改动，应用程序就可以访问系统中的文件。
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