Cluster là gì? Tất tần tật thông tin về Cluster

Máy chủ chính đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sự ổn định của mạng máy tính. Khi máy chủ gặp sự cố, hệ thống quản trị cơ sở dữ liệu sẽ bị tạm dừng. Vì vậy, cần có một giải pháp để đảm bảo rằng hệ thống vẫn hoạt động một cách ổn định, ngay cả khi máy chủ mạng gặp vấn đề.

Cluster đã được phát triển để giải quyết vấn đề này, giúp hệ thống tiếp tục hoạt động một cách hiệu quả, ngay cả khi có sự cố xảy ra đối với máy chủ mạng. Vậy Cluster là gì? Hãy cùng Megaweb giải đáp thắc mắc qua bài viết này nhé!

1. Cluster là gì?

Clustering là một hệ thống được thiết kế để tăng cường khả năng sẵn sàng của các hệ thống mạng máy tính. Đây là một phương pháp cho phép sử dụng đồng thời nhiều máy chủ, kết hợp chúng thành một cụm có khả năng chịu đựng lỗi (fault-tolerant), nhằm tối đa hóa khả năng hoạt động liên tục của hệ thống mạng.

Một cluster bao gồm nhiều máy chủ được kết nối song song hoặc phân tán, hoạt động như một tài nguyên đồng nhất. Trong trường hợp một máy chủ gặp sự cố hoặc cần dừng hoạt động để được nâng cấp hoặc bảo trì, các công việc mà máy chủ đó đang thực hiện sẽ tự động chuyển sang một máy chủ khác trong cùng cluster mà không làm gián đoạn hoạt động của hệ thống. Quá trình này được gọi là "fail-over", trong khi việc khôi phục tài nguyên của máy chủ trong hệ thống (cluster) sau khi sự cố được giải quyết được gọi là "fail-back".

2. Cơ chế hoạt động của Cluster là gì?

Mỗi máy chủ trong cluster được gọi là một node (cluster node) và có thể hoạt động theo một trong hai chế độ được thiết lập: chế độ chủ động (active) hoặc chế độ thụ động (passive). Trong chế độ chủ động, máy chủ sẽ tự động xử lý các yêu cầu được gửi đến nó.

Ngược lại, khi máy chủ ở chế độ thụ động, nó sẽ nằm ở trạng thái dự phòng nóng chờ, sẵn sàng thay thế cho một node khác nếu node đó gặp sự cố. Trong một Cluster, có thể tồn tại nhiều node, và việc kết hợp cả node chủ động và node thụ động là điều có thể xảy ra. Quyết định cấu hình một node là chủ động hay thụ động đóng vai trò quan trọng, đặt ra vấn đề cần xem xét cẩn thận khi triển khai hệ thống.

3. Các thành phần của Cluster Service

Backup/Restore Manager: Dịch vụ Cluster cung cấp một API được gọi là Backup Cluster Database để sao lưu các cơ sở dữ liệu trong cluster. Trước tiên, Backup Cluster Database tương tác với Failover Manager, sau đó chuyển yêu cầu đến node chứa tài nguyên quorum. Trên node đó, Database Manager được kích hoạt và sau đó tạo ra một bản sao lưu cho quorum log file và các file kiểm tra điểm (checkpoint).

Resource Monitor: Được phát triển để cung cấp một giao diện giao tiếp giữa các DLL tài nguyên và dịch vụ Cluster. Khi cluster cần truy cập dữ liệu từ một tài nguyên nào đó, Resource Monitor nhận yêu cầu và chuyển nó đến DLL tài nguyên tương ứng. Ngược lại, khi một DLL tài nguyên cần báo cáo trạng thái hoặc thông báo về một sự kiện đến dịch vụ Cluster, Resource Monitor chuyển thông tin từ tài nguyên đến dịch vụ Cluster.

Node Manager: Chạy trên mỗi node, Node Manager giữ một danh sách local của các node, các mạng, và các giao diện mạng trong cluster. Thông qua giao tiếp giữa các node, Node Manager đảm bảo rằng các node chia sẻ cùng một danh sách các node đang hoạt động.

Membership Manager: Chịu trách nhiệm duy trì một cái nhìn đồng nhất về các node trong Cluster đang hoạt động hoặc bị lỗi tại một thời điểm nhất định. Thành phần này tập trung chủ yếu vào việc thực hiện thuật toán regroup khi có dấu hiệu của một hoặc nhiều node bị lỗi.

Checkpoint Manager: Đảm bảo việc khôi phục từ tài nguyên bị lỗi. Checkpoint Manager kiểm tra các khóa registry khi một tài nguyên được chuyển sang trạng thái trực tuyến và ghi dữ liệu checkpoint đến quorum resource trong trường hợp tài nguyên này bị chuyển sang trạng thái offline.

4. Các ưu điểm của hệ thống Server Cluster

Cung cấp tính sẵn sàng cao: Hệ thống Server Cluster đảm bảo tính luôn sẵn sàng cho các ứng dụng và dịch vụ ngay cả khi các thành phần phần cứng hoặc phần mềm gặp lỗi. Khi một máy chủ trong Cluster gặp sự cố, quyền sở hữu của các tài nguyên như ổ đĩa và địa chỉ IP tự động chuyển giao cho một máy chủ khác đang hoạt động.

Cung cấp khả năng mở rộng dễ dàng: Khi các ứng dụng trong Cluster sử dụng tài nguyên hệ thống vượt quá khả năng của nó, chúng ta có thể dễ dàng thêm máy chủ vào Cluster để đáp ứng nhu cầu truy cập hoặc tăng cường số lượng bộ xử lý (ví dụ, 8 CPU cho Windows Server 2003 Enterprise Edition và 64 GB cho Datacenter Edition).

Sự dễ dàng trong quản lý: Chúng ta có thể sử dụng các công cụ Cluster Administrator để quản lý một Cluster như là một hệ thống duy nhất và quản lý các ứng dụng khi chúng chạy trên một máy chủ đơn lẻ. Các ứng dụng có thể được di chuyển giữa các máy chủ khác nhau trong một Cluster và có thể chuyển đổi công việc giữa các máy chủ hoặc đặt máy chủ ở trạng thái không hoạt động để tiến hành bảo trì.

Hiệu suất đối với chi phí: Mặc dù việc triển khai Cluster không phải là lựa chọn giá rẻ so với một máy tính đơn lẻ, nhưng đối với các nhiệm vụ có khối lượng công việc lớn và đòi hỏi sử dụng hệ thống lớn, Cluster mang lại hiệu quả về chi phí so với việc đầu tư ban đầu, và chắc chắn rẻ hơn nhiều so với việc triển khai một hệ thống máy tính lớn.

5. Những nguyên tắc hoạt động và lưu ý của Cluster là gì?

Mỗi máy chủ trong hệ thống Cluster được gọi là node và có thể được thiết lập ở chế độ chủ động hoặc chế độ bị động. Trong chế độ chủ động, mọi yêu cầu được thực hiện tự động, trong khi ở chế độ bị động, máy chủ sẽ ở trạng thái dự phòng, sẵn sàng thay thế khi có bất kỳ node nào gặp sự cố hoặc lỗi.

Khi sử dụng hệ thống Cluster, cần chú ý đến các điểm sau:

• Hiệu suất của các cụm máy tính phụ thuộc nhiều vào sự tương thích giữa các ứng dụng, dịch vụ, phần cứng và phần mềm.
• Không thể vận hành hệ thống Cluster hoặc NLB (Network Load Balancing) nếu giữa các máy chủ sử dụng các hệ điều hành khác nhau, dù chúng có hỗ trợ lẫn nhau hay không.
• Cluster không thể khắc phục những lỗi như xâm nhập virus, lỗi phần mềm hoặc lỗi do người sử dụng gây ra.
• Để ngăn chặn mất dữ liệu do các lỗi tác động, quan trọng để xây dựng hệ thống bảo vệ mạnh mẽ và có kế hoạch sao lưu và khôi phục dữ liệu cẩn thận.

6. Các loại cluster là gì?

Single quorom device cluster

Cluster sử dụng một thiết bị quorum duy nhất, được gọi là Single Quorum Device Cluster hoặc Standard Quorum Cluster, đang trở thành một dạng phổ biến và được ứng dụng rộng rãi hiện nay. Loại cluster này bao gồm nhiều node hoạt động cùng nhau, kết hợp với một hoặc nhiều lưu trữ cụm (cluster disk array) thông qua một cơ chế kết nối được gọi là "bus".

Majority node set cluster

Ngoài Single Quorum Device Cluster, còn có Majority Node Set Cluster. Majority Node Set Cluster cũng bao gồm nhiều node, trong đó, mỗi node quản lý bản sao của dữ liệu được cấu hình trên chính máy chủ của mình.

Tính liên tục của dữ liệu cấu hình giữa các node được duy trì bởi chính hệ thống này. Do đó, Majority Node Set Cluster thường được ưu tiên sử dụng trong việc triển khai các Server Cluster được phân tán địa lý.

Local quorum cluster

Ngoài hai loại cluster đã nêu, còn tồn tại local quorum cluster, còn được gọi là single node cluster. Đây là một dạng cluster chỉ chứa một node duy nhất, thường được sử dụng cho các mục đích thử nghiệm hoặc kiểm tra.

Hiện nay, hầu hết các tổ chức đều áp dụng Server Cluster để tối ưu hóa thời gian hoạt động của máy chủ. Các Server Cluster được thiết kế để mọi máy chủ trong cụm có thể tương tác và hỗ trợ lẫn nhau.

Điều này đảm bảo rằng dữ liệu được bảo vệ một cách an toàn hơn. Đồng thời, các ứng dụng và dịch vụ khác vẫn có thể tiếp tục hoạt động ngay cả khi một máy chủ gặp sự cố. Tuy nhiên, việc các Server Cluster hoạt động vẫn phụ thuộc vào công nghệ mạng dựa trên IP để đảm bảo tính ổn định và liên tục của hệ thống.

Bài viết trên Megaweb đã cung cấp những thông tin cần thiết về Cluster là gì để bạn tham khảo. Hy vọng bài viết sẽ cung cấp đến bạn những thông tin cần thiết và bổ ích. Đừng quên truy cập website Megaweb để biết thêm nhiều thông tin hữu ích khác nữa nhé!