Giải pháp máy chủ dự phòng với Cluster

Như chúng ta đã biết biết, các máy chủ là trung tâm xử lý trong các hệ thống mạng máy tính, trong trường hợp máy chủ gặp sự cố, hoạt động của hệ thống mạng sẽ ngưng hoạt động

I. GIỚI THIỆU GIẢI PHÁP

Như chúng ta đã biết biết, các máy chủ là trung tâm xử lý trong các hệ thống mạng máy tính, trong trường hợp máy chủ gặp sự cố, hoạt động của hệ thống mạng sẽ ngưng hoạt động. Mặc dù các nhà sản xuất đã cố gắng đưa ra nhiều nhất các biện pháp để nâng cao chất lượng và kéo dài tuổi thọ của thiết bị, tuy nhiên hỏng hóc hay lỗi các thiết bị phần cứng nói chung và máy chủ nói riêng là điểu không thể tránh khỏi trong thực tế. Vì vậy cần có giải pháp để hệ thống hoạt động với tính sẳn sàng và khả năng chịu lỗi cao ngay khi thiết bị phần cứng hay một máy chủ trong hệ thống gặp sự cố, để giải quyết vấn đề này, QA Technology xin giới thiệu giải pháp Cluster (Máy chủ dự phòng).

Mô hình  Cluster

Cluster là một hệ thống bao gồm nhiều máy chủ được kết nối với nhau theo dạng song song hoặc phân tán và được sử dụng như một tài nguyên thống nhất. Nếu một máy chủ ngừng hoạt động do bị sự cố hoặc để nâng cấp, bảo trì, ... thì toàn bộ công việc mà máy chủ này đảm nhận sẽ được tự động chuyển sang cho một máy chủ khác (trong cùng một cluster) mà không ảnh hưởng đến hoạt động của hệ thống như bị ngắt hay gián đoạn.

II. CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA CLUSTER

Mỗi máy chủ trong cluster được gọi là một nút (cluster node), và có thể được thiết lập ở chế độ chủ động (active) hay thụ động (passive). Khi một nút ở chế dộ chủ động, nó sẽ chủ động xử lý các yêu cầu. Khi một nút là thụ động, nó sẽ nằm ở chế độ dự phòng nóng (stanby) chờ để sẵn sàng thay thế cho một nút khác nếu có sự cố.

Trong một cluster có nhiều nút có thể kết hợp cả nút chủ động và nút thụ động. Trong những mô hình loại này việc quyết định một nút được cấu hình là chủ động hay thụ động rất quan trọng. Để hiểu lý do tại sao, hãy xem xét các tình huống sau:

- Nếu một nút chủ động bị sự cố và có một nút thụ động đang sẵn sàng, các ứng dụng và dịch vụ đang chạy trên nút hỏng có thể lập tức được chuyển sang nút thụ động. Vì máy chủ đóng vai trò nút thụ động hiện tại chưa chạy ứng dụng hay dịch vụ gì cả nên nó có thể gánh toàn bộ công việc của máy chủ hỏng mà không ảnh hưởng gì đến các ứng dụng và dịch vụ cung cấp cho người dùng cuối (Ngầm định rằng các các máy chủ trong cluster có cấu trúc phần cứng giống nhau).

- Nếu tất cả các máy chủ trong cluster là chủ động và có một nút bị sự cố, các ứng dụng và dịch vụ đang chạy trên máy chủ hỏng sẽ phải chuyển sang một máy chủ khác cũng đóng vai trò nút chủ động. Vì là nút chủ động nên bình thường máy chủ này cũng phải đảm nhận một số ứng dụng hay dịch vụ gì đó, khi có sự cố xảy ra thì nó sẽ phải gánh thêm công việc của máy chủ hỏng. Do vậy để đảm bảo hệ thống hoạt động bình thường kể cả khi có sự cố thì máy chủ trong cluster cần phải có cấu hình dư ra đủ để có thể gánh thêm khối lượng công việc của máy chủ khác khi cần.

-     Trong cấu trúc cluster mà mỗi nút chủ động được dự phòng bởi một nút thụ động, các máy chủ cần có cấu hình sao cho với khối lượng công việc trung bình chúng sử dụng hết khoảng 50% CPU và dung lượng bộ nhớ. Trong cấu trúc cluster mà số nút chủ động nhiều hơn số nút bị động, các máy chủ cần có cấu hình tài nguyên CPU và bộ nhớ mạnh hơn nữa để có thể xử lý được khối lượng công việc cần thiết khi một nút nào đó bị hỏng. Các nút trong một cluster thường là một bộ phận của cùng một vùng (domain) và có thể được cấu hình là máy điều khiển vùng (domain controllers) hay máy chủ thành viên. Lý tưởng nhất là mỗi cluster nhiều nút có ít nhất hai nút làm máy điều khiển vùng và đảm nhiệm việc failover đối với những dịch vụ vùng thiết yếu. Nếu không như vậy thì khả năng sẵn sàng của các tài nguyên trên cluster sẽ bị phụ thuộc vào khả năng sẵn sàng của các máy điều khiển trong domain.

III. CẤU TRÚC RAID CHO CLUSTER

Trong bảng dưới đây cung cấp một cách khái quát những cấu hình hệ thống đĩa dự phòng RAID phổ biến có thể lựa chọn cho Cluster. Các đầu mục trong bảng được sắp xếp từ mức RAID cao nhất đến thấp nhất.

IV. CÁC ƯU ĐIỂM CỦA TRIỂN KHAI CLUSTER

1.Tính sẵn sàng cao:

Các tài nguyên mạng luôn sẵn sàng trong khả năng cao nhất để cung cấp và phục vụ người dùng cuối, giảm thiểu tối đa việc ngưng hoạt động của hệ thống ngoài tầm kiểm soát.

2. Độ tin cậy:

Có khả năng giảm thiểu tần số xảy ra các sự cố, nâng cao khả năng chịu đựng sai sót của hệ thống

3. Khả năn mở rộng:

Hệ thống có thể dễ dàng nâng cấp, mở rộng trong tương lai. Việc nâng cấp, mở rộng bao gồm: Nâng cấp thiết bị phần cứng, máy chủ để nâng cao chất lượng dịch vụ, thêm số lượng người dùng, thêm ứng dụng, dịch vụ và các tài nguyênkhác

4.Khả năng triển khai:

Cluster được triển khai với các hệ thống hoạt động thường xuyên trong thời gian dài như: Microsoft MySQL Server, Microsoft Exchange Server, Web Server, File Server, Firewall Server, DNS Server, ...

V. KẾT LUẬN

Cluster là một kỹ thuật được áp dụng nhằm nâng cao độ tin cậy và tính sẵn sàng của hệ thống mạng máy tính. Một mạng được cấu trúc dưới dạng cluster sẽ có khả năng hoạt động bình thường ngay cả khi có sự cố xảy ra cho một máy chủ mạng trong cluster. Tuỳ theo yêu cầu cụ thể của hệ thống mà có thể cấu trúc cluster 2 nút, 4 nút, 8 nút hoặc nhiều hơn. Các nút trong cluster có thể toàn ở thể chủ động, hoặc có nút chủ động, có nút thụ động. Mỗi cấu trúc của cluster sẽ đòi hỏi một cấu hình phần cứng của các máy chủ tương ứng. Hệ điều hành cũng là một yếu tố quan trọng cần xem xét khi thiết kế clustering cho mạng. Lựa chọn các phần mềm như Windows server hay Linux. Bởi vậy, khi định thiết đặt một cấu trúc clustering cho hệ thống mạng của mình, nhà đầu tư cần xem xét kỹ các yếu tố nêu trên để có thể quyết định lựa chọn giải pháp tối ưu cho tổ chức.