Проблематика High Availability кластерних систем
Сьогодні у світі поширено декілька типів систем високої готовності. Серед них кластерна система є втіленням технологій, які забезпечують високий рівень відмовостійкості при самій низькій вартості. Відмовостійкість кластера забезпечується дублюванням всіх життєво важливих компонентів. Максимальна відмовостійка система повинна не мати ні єдиної точки, тобто активного елементу, відмова якого може призвести до втрати функціональності системи. Таку характеристику як правило називають - NSPF (No Single Point of Failure, - англ., Відсутність єдиної точки відмови).
Рисунок 2. Кластерна система з відсутністю точок відмов
При побудові систем високої готовності, головна мета - забезпечити мінімальний час простою.
Для того, щоб система мала високі показники готовності, необхідно:
• щоб її компоненти були максимально надійними
• щоб вона була відмовостійка, бажано, щоб вони не мали точок відмов
• а також важливо, щоб вона була зручна в обслуговуванні і дозволяла проводити заміну компонентів без зупинки
Нехтування будь-яким із зазначених параметрів, може призвести до втрати функціональності системи.
Давайте коротко пройдемося по всіх трьох пунктах.
Що стосується забезпечення максимальної надійності, то вона здійснюється шляхом використання електронних компонентів високої і надвисокої інтеграції, підтримки нормальних режимів роботи, в тому числі теплових.
Відмовостійкість забезпечується шляхом використання спеціалізованих компонентів (ECC, Chip Kill модулі пам'яті, відмовостійкі блоки живлення, і т.п.), а також за допомогою технологій кластеризації. Завдяки кластеризації досягається така схема функціонування, коли при відмові одного з комп'ютерів завдання перерозподіляються між іншими вузлами кластера, які функціонують справно. Причому однією з найважливіших задач виробників кластерного програмного забезпечення є забезпечення мінімального часу відновлення системи у разі збою, так як відмовостійкість системи потрібна саме для мінімізації так званого позапланового простою.
Багато хто забуває, що зручність в обслуговуванні, яка служить зменшенням планових простоїв (наприклад, заміни вийшло з ладу) є одним з найважливіших параметрів систем високої готовності. І якщо система не дозволяє замінювати компоненти без виключення всього комплексу, то її коефіцієнт готовності зменшується.
Змішані архітектури
Рисунок 3. Високошвидкісний відмово стійкий кластер
Сьогодні часто можна зустріти змішані кластерні архітектури, які одночасно є як системами високої готовності, так і високошвидкісними кластерними архітектурами, у яких прикладні завдання розподіляються по вузлах системи. Наявність відмовостійкого комплексу, збільшення швидкодії якого здійснюється шляхом додавання нового вузла, вважається найбільш оптимальним рішенням при побудові обчислювальної системи. Але сама схема побудови таких змішаних кластерних архітектур призводить до необхідності об'єднання великої кількості дорогих компонентів для забезпечення високої швидкодії і резервування одночасно. І так як в High Performance кластерної системі найбільш дорогим компонентом є система високошвидкісних комунікацій, її дублювання призведе до значних фінансових витрат. Слід зазначити, що системи високої готовності часто використовуються для OLTP завдань, які оптимально функціонують на симетричних мультипроцесорних системах. Реалізації таких кластерних систем часто обмежуються 2-х вузловими варіантами, орієнтованими в першу чергу на забезпечення високої готовності. Але останнім часом використання недорогих систем кількістю більше двох в якості компонент для побудови змішаних HA / HP кластерних систем стає популярним рішенням.