1.集羣簡介
1.1集羣的定義
集羣是一種並行或分佈式系統，該系統包括一個互連的整體計算機集合作爲一種單一、統一的計算資源使用。通過集羣技術，我們可以在付出低成本的情況下獲得在性能、可靠性、靈活性方面更高的收益。
計算機集羣簡稱集羣，是一組計算機系統，它通過一組鬆散集成的計算機軟件和硬件連接起來，高度緊密地協作完成計算機關工作。
集羣，是指一組相互獨立的計算機，利用高速通信網絡組成的一個計算機系統，每個集羣節點（即集羣中的每臺計算機）都是運行其自己進程的一個獨立服務器。這些進程可以彼此通信，對網絡客戶機來說就像形成了一個單一系統，協同起來向用戶提供應用程序、系統資源和數據，並以單一系統的模式加以管理。一個客戶機與集羣相互作用時，集羣像是一個獨立的服務器，而實際上是一組服務器。
1.2企業網站LVS集羣架構圖
1.3 爲什麼要使用集羣？
1.3.1 集羣的基本特點
1.高性能
一些計算密集型應用，如：天氣預報、核試驗模擬，需要計算機要有很強的運算處理能力，現有的技術，即使普通的大型機其計算也很難勝任。這時，一般都使用計算機集羣技術，集中幾十臺基至上百臺計算機的運算能力來滿足要求。提高處理性能的能力一直是集羣技術研究的一個重要目標之一。
2.低成本
通常一套集羣配置，只需要若干臺服務器主機即可。與價值上百方的專用超級計算機相比便宜了很多。在達到同樣性能的條件下，採用計算集羣比採用同等運算能力的大型計算機具有更高的性價比。
3 高可擴展性
通常情況下，用戶若想擴展系統能力，不得不購買更高性能的服務器，才能獲得額外所需的CPU和存儲器。如果採用集羣技術，則只需要將新的單個服務器加入現有集羣中即可，對於客戶來看，服務無論從連續性還是性能上都幾乎沒有變化，系統在不知不覺中完成了升級。
4 高可靠性
集羣技術使系統在故障發生時仍可以繼續工作，將系統停機時間減到最小。集羣系統在提高系統的可靠性的同時，也大大減小了系統故障帶來的業務損失。
1.3.2 集羣的更多優勢
l 性能
網絡服務的工作負載通常是大量相互獨立的任務，通過一組服務器分而治之，可以獲得很高的整體能。
l 性能/價格比
組集羣系統的PC服務器或RISC服務器和標準網絡設備因爲大規模生產降低成本，價格低，具有最高的性能/價格比。若整體性能隨着結點數的增長而接近線性增加，該系統的性能/價格比接近於PC服務器。所以，這種鬆藕合的多處理器系統具有更好的性能/價格比。
l 可伸縮性
系統集羣中的結點數目可以增長到幾千個，乃至上萬個，其伸縮性遠超過單臺超級計算機。
l 高可用性
在硬件和軟件上都有冗餘，通過檢測軟硬件的故障屏蔽，由存活結點提供服務，可實現高可用性，當然，用服務器集羣系統實現可伸縮網絡服務也存在很多挑戰性的工作；
l 透明性
如何高效地使得由多個獨立計算機組成的鬆藕的集羣系統構成一個虛擬服務器；客戶端應用程序與集羣系統交互時，就像與一臺高性能、高可用的服務器交互一樣，客戶端無須作任何修改。部分服務器的切入和切出不會中斷服務，這對用戶也是透明的。
l 性能
性能要接近線性加速，這需要設計很好的軟硬件的體系結構，清除系統可能存在的瓶頸。將負載較均衡地調度到各臺服務器上。
l 高可用性
需要設計和實現很好的系統資源和故障的監測和處理系統。當發現一個模塊失敗時，要這模塊上提供的服務遷移到其他模塊上。在理想狀況下，這種遷移是即時的、自動的。
l 可管理性
要使集羣系統變得易管理，就像管理一個單一映像系統一樣。在理想狀況下，軟硬件模塊的插入能做到即插即用。
l 可編程性
在集羣系統上，容易開發應用程序。
1.4 集羣的分類
集羣計算機按功能和結構可以分成以下幾類：
l 負載均衡集羣(Load balancing clusters)——互聯網行業常用集羣模式
l 高可用性集羣(High-availability(HA)clusters) ——互聯網行業常用集羣模式
l 高性能計算機集羣(High-performance(HPC)clusters)
l 網格計算(Grid computing)
1.負載均衡集羣
負載均衡集羣爲企業提供了更爲實用、性價比更高的系統解決方案。負載均衡集羣使客戶訪問請求壓力及負載可以在計算機集羣中儘可能平均地分攤處理。客戶訪問請求負載通常包括應用程序處理負載和網絡流量負載。這樣的系統非常適合向使用同一組應用程序的大量用戶提供服務。每個節點都可以承擔一定的訪問請求負載壓力，並且可以實現訪問請求在各節點之間動態分配，以實現負載均衡。
負載均衡集羣運行旱，一般通過一個或者多個前端負載均衡器將客戶訪問請求分發到後端的一組服務器上，從而達到整個系統的高性能和高可用性。這樣的計算機集羣有時也被稱爲服務器羣（Server Farm）。一般高可用性集羣和負載均衡集羣會使用類似的技術，或同時具有高可用性與負載均衡的特點。
2.高可用性集羣
一般是指當集羣中任意一個節點失效的情況下，其上的任務會自動轉移到其他正常的節點上。該過程並不影響整個集羣的運行。
當集羣中的一個系統發生故障時，集羣軟件訊速做出反應，將該系統的任務分配到集羣中其它正在工作的系統上執行。考慮到計算機硬件和軟件的易錯性，高可用性集羣的主要目的是爲了使集羣的整體服務儘可能可用。如果高可用性集羣中的主節點發生了故障，那麼這段時間內將由次節點代替它。次節點通常是主節點的鏡像。當它代替主節點時，它可以完全接管其身份，因此使集羣系統環境對於用戶是一致的。
高可用性集羣使服務器系統的運行速度和響應速度儘可能快。它們經常利用在多臺機器上運行的冗餘節點和服務，用來相互跟蹤。如果某個節點失敗，它的替補者將在幾秒鐘或更短時間內接管它的職責。因此，對於用戶而言，集羣裏的任意一臺機器宕機，業務都不會受影響。
3.高性能計算集羣
高性能計算集羣，也稱並行計算。通常，高性能計算集羣涉及爲集羣開發的並行應用程序，以解決複雜的科學問題。高性能計算集羣對外就好像一個超級計算機，這種超級計算機內部由數十至上萬個獨立處理器組成，並且在公共消息傳遞層上進行通信以運行並行應用程序。
1.5 常用的集羣軟硬件
1.5.1 企業運維中常用的集羣軟件有：
1.互聯網企業常用的集羣軟件有：
Lvs，keepalived,haproxy,nginx,apache,heartbeat
2.互聯網企業常用的集羣硬件有：F5,Netscaler,Radware等
3.集羣硬件Netscaler
1.5.2 企業運維中集羣軟硬件產品如何選型
1.當企業業務重要，而技術力量薄，希望出錢購買產品及更好的服務時，可以選擇硬件負載均衡產品，如F5，Netscaler，Radware,此類公司多爲傳統的大型非互聯網企業，如銀行，證券，金融等領域。對於門戶網站來說，大多會並用軟件及硬件產品來分擔單一產品風險，如淘寶，騰訊，新浪。中等融資了的企業會購買硬件產品，如趕集，58等網站。
2.中小型互聯網企業，由於起步階段無利潤可賺或者利潤很低，希望通過使用開源免費的解決方案問題，僱傭專門的運維人員進行維護。例如：jxatei.net