构筑信息化基础平台——商用机群服务器以集中应对管理和应用挑战

    机群分科学计算机群和非科学计算机群两类，前者主要用于科学工程计算，后者亦称商用机群，用于事务处理、信息服务等传统的服务器应用领域。目前，科学计算机群已成为科学计算用高端计算机的主流，而商用计算机群正处于方兴未艾的蓬勃发展阶段。管理集中和应用集中是商用机群服务器的主要技术特点。

问题与挑战

● IA服务器的尴尬：英特尔架构(IA)服务器或PC服务器在国际上已占整个服务器市场60%以上的份额，在国内服务器市场的份额也已接近并很快超过50%。但是在一些关键的商业应用领域如金融等仍然是Unix服务器的天下。究其原因，除了主要的应用软件仍基于Unix服务器平台外，IA服务器在性能，特别是I/O性能、可扩展性、可靠性、可用性、安全性等方面与Unix服务器仍有差距。而要消除这些差距，那就不是目前的IA服务器了，性能价格比将无优势可言。

● 系统管理员的苦恼: 一个单位目前拥有服务器少则几台十几台，多的则达几十台甚至几百台，放置在局域网甚至广域网的不同地方，具有多种操作系统平台：Windows NT、Linux、 Unix等，对这些服务器的管理、部署、监控、维护烦琐复杂，工作量极大。

● CIO的苦恼: 目前各单位往往根据需要随时购买，每台服务器一般固定做一种服务。随之产生这样的后果：服务器越来越多但仍不够用，管理员越聘越多，服务器后台系统越来越脆弱，信息安全漏洞越来越多，运营成本越来越高，系统总体拥有成本（TCO）往往达到系统硬件成本的三倍以上。

● 使用者的困惑: 由于整个后台服务器系统缺乏单一映像，需要记住许多IP地址，获得不同的服务要与不同的服务器打交道，系统响应时间越来越长，使用中途常常间断，服务器之间资源不共享也给使用带来诸多问题。

解决之道——“集中”

    系统管理员的苦恼、CIO的苦恼以及使用者的苦恼通通来自于计算模式（或应用模式或管理模式）本身的问题。基本的计算模式有如下几种：

● 主机/终端模式：这是早期的模式。由于服务器极其昂贵，只能共享。其好处是服务集中管理效率高，缺点是技术复杂且开放性、可扩展性极差。

● 客户机/服务器（client/server)模式: 这是20世纪80年代中期以来直到现在仍广泛采用的模式，它是随着互联网和Unix/RISC服务器发展而发展起来的，是一种典型的网络计算模式。它具有很高的开放性和可扩展性，硬件成本也比较低。但是，它带来上述一系列的问题。

● 服务器集中(或称聚集或称整合)模式: 这是90年代中后期随着超级服务器（Unix机群）出现而兴起的模式。由于超级服务器价格昂贵，这种模式并未普及。近年来随着IA机群的发展及Unix (SMP)服务器分区问题的解决才真正有了普及的条件。这种模式吸收了前两种模式的优点而摈弃了他们的缺点。

● 网格计算模式：这是下一代模式，它以实现大范围内计算资源共享为目标。计算资源包括地理上分布的网格结点，而结点内均采用服务器集中模式。

    网格计算不是本文的论题。本文只讨论前述问题的解决之道，从根本上变革服务器的应用模式，摈弃客户机/服务器模式，改进服务器集中（聚集）模式，使之具有如下特点：

1. 管理集中: 在统一的控制台界面上集中管理多种服务器平台，实现包括系统管理、系统部署、系统监控、安全管理、日志、备份、作业管理在内的各种管理功能，从而提高系统的可管理性、可用性和全系统的吞吐率。

2. 服务器（应用）集中：这里“服务”是广义的， 包括计算服务、基于数据库的服务、Web服务、email 服务、FTP、域名服务、文件服务、打印服务、ERP服务、CRM服务等等。这些服务可分布在不同的服务器上，同一种服务（如数据库服务）也可以有数台服务器（并行）执行。为便于服务器资源共享，所有服务器被分成若干区。服务器分区也为负载均衡和高可用提供了基础。

3. 物理集中：集中所有后台的IT设施如服务器、存储设备、网络交换机、视频设备、网络安全设备、机柜系统、电源与散热系统等，组成一个服务器系统——机群服务器。

    如此高度集中的机群服务器很好地解决了系统管理员、CIO和使用者的困惑和问题，是代替Unix服务器的一种理想的商用（机群）服务器，而且具有前者所不具备的高可扩展性、可用性、安全性及优异的性能价格比。

商用机群服务器的特点和发展趋势

    商用机群服务器主要解决交易（transaction processing）密集型、数据密集型、I/O密集型和通信密集型问题, 要求很高的服务器内部总线带宽、I/O带宽和对外通信带宽，其主要技术指标是系统的吞吐率和对用户作业的响应时间，对可靠性、可用性、安全性等更有特殊的要求。它具有的多机可用性比双机可用性有显著的优越性，但技术难度大得多。除了通常的安全网关和防火墙， 它还有特殊的安全算法和措施。

    商用机群服务器产品的基础架构、IA服务器结点、存储设备、通信设备、安全设备、管理系统等必须满足上述各项要求。目前，世界上真正满足这些要求的机群服务器产品还不多。联想新近推出的深腾2600商用机群服务器继承了联想深腾1800科学计算机群的主要技术，其体现商用机群服务器特点的主要核心技术集中在集中管理器（或模块）和负载均衡器（或模块）上。这两个模块的功能由如下子系统实现： 机群管理系统、快速部署系统、机群监控系统、机群安全系统、日志管理系统、备份恢复系统、负载均衡系统、高可用系统和并行数据库系统。

    在国外，中小规模的商用机群服务器已逐步取代Unix服务器。在集中管理方面， 前者已接近后者的水平，在服务（应用）集中和多机高可用等方面，机群系统有天然的优势，一套机群可同时执行多种服务，这些任务可在内部服务器结点上动态迁移。Unix（SMP）服务器虽然解决了分区问题，但服务集中的数目和效率远不及前者。商用机群服务器取代Unix服务器的关键在于无缝移植目前运行在Unix服务器上的重要行业（如金融）应用软件。由于很高的性能价格比和很好的行业适应性，商用机群服务器正在开辟越来越多的行业应用，如电子政务、企业、教育信息化建设等。