如今“集群”这个概念正被越来越多人熟知，这项技术也早已渗透到各类实际业务场景中落地应用。不少人会好奇，服务器集群究竟是什么？它又具备哪些优势与短板？
一、什么服务器集群
服务器作为专用计算设备，本身就拥有响应服务请求、承接业务负载、保障服务稳定运行的能力。和普通家用计算机相比，它搭载了运算速度更快的CPU、吞吐能力更强的外部数据I/O通道，同时可扩展空间也更充足，自然运行效率更高、承载上限更强，采购成本也更为高昂。
单台服务器的算力始终存在天花板，但如果把数十甚至上百台服务器整合为一套集群系统，整套体系的综合运算能力就能实现量级跃升。
服务器集群是一套专门用来拉高整体算力上限的优化方案，它可以调动多台计算机并行运算，以此获得远超单台设备的处理速度，同时多机互为备份，通过互联互通的服务器群组搭建出一套并行或分布式协同体系，通俗来说就是把大量服务器集中调度，共同支撑同一类业务服务。
这类集群架构完全可以承接大数据分析类的高负荷运算任务，在网络环境下为各类终端设备提供算力支撑与应用服务，覆盖PC端、智能手机、ATM机，甚至火车调度系统这类大型工业设备。
由于集群内所有服务器同步运行同一套计算任务，对外的客户端视角里，整组集群就像一台独立的服务器，统一对外输出标准化服务。
二、服务器集群的运行逻辑
集群体系内的每一台服务器，都可以独立管控自身的本地硬件设备，同时每台设备都会同步维护集群专属的定制化操作系统、应用程序与服务副本。所有集群节点还会共享公共硬件资源，比如公共磁盘池内的存储资源。
在服务器集群的常规运行状态下，同一时间只有一个节点处于活跃工作状态。这是因为如果多个节点同时接收数据更新，其余节点会保持待命待机状态。一旦正在运行的活跃节点出现故障，其余处于待命状态的节点会立刻完成服务接管。
由于集群内所有节点都接入了统一的共享存储体系，这套共享存储系统被命名为“仲裁”，它相当于服务器集群的配置数据库，专门存储集群的各类配置信息，同时实时记录所有配置项的最新变更记录。
三、集群技术的三大分类
- 高可用集群（HAC）：核心目标是最大化服务可用时长，这类集群的核心作用就是保障用户的应用程序可以长时间不间断地对外提供服务，几乎不会出现业务中断。
- 负载均衡集群（LBC）：由两台及以上的服务器组合而成，整体分为前端调度层和后端服务层两个模块。
前端的负载调度模块会按照预设的分发策略，把客户端发来的请求均匀分配给后端的服务节点，后端的服务节点才是实际承接应用服务的主体。
和高可用集群不同，负载均衡集群里所有后端节点都处于活跃运行状态，全部对外提供服务，共同分摊整套系统的工作负载。 - 高性能计算集群（HPC）：这类集群的定位是提供单台计算机完全无法实现的超强算力，覆盖数值运算、海量数据处理等场景，核心追求是整套体系的综合性能上限。
四、服务器集群的主要优劣势
主要优势
- 集群体系可以覆盖所有服务器硬件故障场景。当任意一台服务器出现硬盘、内存、CPU、主板、I/O板卡或电源故障时，原本运行在这台设备上的应用会自动迁移到其余正常运行的服务器上继续工作。
- 集群体系可以应对各类软件层面的异常问题。用户日常使用的应用程序和数据，都运行在操作系统之上，而操作系统又依托服务器硬件运行。一旦应用程序、操作系统、服务器硬件三者任意一环出现故障，整套服务就会停止向客户端输出内容。
集群最核心的特点是，它的故障监控是直接面向应用层的——只要服务器上的应用停止运行，其余关联服务器就会直接接管该应用，完全不需要追溯应用停止运行的具体原因。 - 集群体系还可以规避人为操作失误导致的应用中断问题。如果管理员对某台服务器执行了错误操作导致设备停机，原本运行在这台设备上的应用也会同步停止服务。
依托集群面向应用的监控机制，一旦应用出现异常中断，其余关联服务器就会自动完成该应用的接管流程。
主要短板
由于集群服务同一时间只能在单台服务器上运行，当承载集群服务的这台设备出现应用故障时，其余服务器需要依次完成故障重启校验确认、备用节点启动、共享数据区接管这三个步骤，整套服务切换流程会消耗一定时长。而且应用的体量越大，完成切换所需的等待时间就会越长。
原创文章，作者：余初云，如若转载，请注明出处：https://blog.jidcy.com/jsjc/3043.html