29. Принципи будування високонадійних обчислювальних систем - кластерів.

Проблема внедрения высоконадежных систем хранения и он-лайновой обработки данных встает перед организацией, когда она достигает такого уровня развития, при котором требуется обеспечивать бесперебойное обслуживание множества клиентов, часто круглосуточно и все 365 дней в году.

Наиболее распространенные системы в данном случае уже не обеспечивают ни сохранность данных, ни их своевременную обработку. За относительно низкую стоимость приходится платить самым высоким уровнем отказоустойчивости - не более 99%. Это означает, что около 4 дней в году информационная структура предприятия будет неработоспособна. На первый взгляд, это не так много, учитывая то, что сюда входят и плановые простои для проведения профилактических работ или реконфигурации. Но клиенту, например, пользователю системы оплаты по кредитным карточкам, безразлично, по какой причине он останется без обслуживания. Он будет неудовлетворен и станет искать другого оператора.

Дорогие высоконадежные вычислительные системы - кластеры - обеспечивают надежность 99,999%. Этого уже вполне достаточно, так как здесь простои составляют не более 5 минут в год. Данный тип систем характеризуется повышенными, хотя и оправданными, расходами на поддержку и установку и требует специально обученного персонала. Эти системы обычно не могут приобретаться в готовом исполнении и предлагаются как индивидульно настраиваемые решения.

К достоинствам кластеров относятся высочайшая надежность, производительность, возможность обеспечения централизованной обработки и хранения данных, масштабируемость и гибкость, то есть возможность быстрого и автоматического перераспределения вычислительных ресурсов внутри системы.

К недостаткам кластерных систем можно отнести сложность и относительную дороговизну реализации, необходимость постпродажного обслуживания, а также отсутствие единого стандарта. Стандарт находится на стадии разработки и одобрен всеми ведущими мировыми провайдерами кластерных решений, однако по сути он еще не заработал.

Существует несколько вариантов конфигурирования кластерных систем. Различные варианты отвечают требованиям различных приложений и, естественно, отличаются по стоимости и сложности реализации. Кластеры строятся по схемам "активный-активный", "активный-резервный" и "SMP" (система с симметрично-параллельной обработкой). Широкое применение нашли также так называемые "псевдокластеры", то есть системы самостоятельных серверов с совместно используемыми подсистемами хранения. Псевдокластеры являются наиболее дешевым вариантом вычислительного комплекса повышенной надежности, однако они не обеспечивают большинства полезных функций кластеров.

Схема "активный-активный" - это самое универсальное решение для компании, имеющей интегрированную информационную систему, где лишь часть ресурсов задействована для выполнения критичных по надежности приложений. В такой системе в простейшем случае имеется активный сервер, выполняющий наиболее важные приложения, и резервная машина, которая может находиться в режиме ожидания или же решать менее критичные задачи. При сбое активного сервера все его приложения автоматически переносятся на резервный, где в свою очередь заканчивают работу приложения с более низким приоритетом. Такая конфигурация позволяет исключить замедление работы критичных приложений - пользователи просто не заметят никаких изменений. Остальные схемы не позволяют сделать этого.

Конфигурация "активный-активный" подразумевает исполнение всеми серверами кластера отдельных приложений одинаково высокого приоритета. В случае сбоя приложения с неработающей машины распределяются по оставшимся, что, конечно, сказывается на общей производительности. Кластеры "активный-активный" могут существовать только в качестве выделенных систем и не позволяют запускать низкоприоритетные задачи типа поддержки офисной работы.