Лекция: Кластерная архитектура Windows XP

Серверные версии Windows XP (в частности Windows Server 2003) содержат средства реализации кластеров с резервированием (серверные кластеры) и кластеров с выравниванием нагрузки (служба сетевого выравнивания нагрузки, Network Load Balancing). Дальше остановимся на серверных кластерах.

Основой архитектуры серверных кластеров является кластерная служба (Cluster Service) — набор компонентов каждого узла, которые поддерживают функционирование кластера. Компоненты кластерной службы работают в адресном пространстве отдельного фонового процесса.

Программные и аппаратные компоненты узлов, которыми руководит кластерная служба, называют ресурсами. К ресурсам принадлежат аппаратные устройства (диски, сетевые интерфейсы) и логические объекты (IP-адреса, применения, базы данных). Ресурсы могут находиться в подключенном и отключенном состоянии. Различают локальные ресурсы узлов и общие ресурсы, доступные для всех узлов кластера (общий массив дисков, общая сеть). Специальный ресурс, который называют ресурсом кворума (quorum resource), используют для хранения служебной информации, общей для всего кластера. Его реализуют на базе одного из дисков общего массива.

Ресурсы объединены в группы ресурсов. Такая группа обычно состоит из логично связанных ресурсов (например, применения и его данных). Владельцем группы в конкретный момент может быть только один узел кластера. Для каждой группы задано, на каком узле ей преимущественно нужно выполняться и куда следует ее перевести в случае выхода текущего узла из строя.

Важнейшие компоненты кластерной службы таковы.

♦ Менеджер узлов (Node manager) функционирует на каждом узле и поддерживает локальный список текущих узлов кластера. Для этого он периодически посылает тактовые сообщения (heartbeats) аналогичным менеджерам других узлов. Когда один из них не отвечает на сообщение, соответствующий узел считают таким, который вышел из строя; об этом немедленно сообщают другие узлы, в результате чего они обновляют свои списки текущих узлов (происходит событие перегруппировки — regroup event).

♦ Менеджер базы данных (Database manager) руководит конфигурационной базой данных кластера, которая содержит информацию обо всех физических и логических элементах кластера (узлы, типы и группы ресурсов, конкретные ресурсы) и сохраняется в реестре каждого узла и в ресурсе кворума. Эту информацию используют для отслеживания текущего и желаемого состояния кластера.

♦ Менеджер выхода из строя (Failover manager) отвечает за обработку ситуации, когда один из узлов выходит из строя (failover) или возвращается к работе (failback). Выход из строя может произойти случайно (после аппаратного или программного сбоя) или преднамеренно (по инициативе администратора кластера). При этом группы ресурсов перераспределяются между другими узлами с учетом текущей нагрузки на узлы и преимуществ, заданных для этих групп. В случае возвращении узла к работе менеджер выхода из строя переводит группы ресурсов назад под управление этого узла. Этот менеджер, кроме того, может останавливать и перезапускать отдельные ресурсы в случае их сбоев.