Существует несколько типов системвысокой готовности, отличающиеся своими функциональными возможностями истоимостью. Следует отметить, что высокая готовность не дается бесплатно.Стоимость систем высокой готовности на много превышает стоимость обычныхсистем. Вероятно поэтому наибольшее распространение в мире получили кластерныесистемы, благодаря тому, что они обеспечивают достаточно высокий уровеньготовности систем при относительно низких затратах. Термин"кластеризация" на сегодня в компьютерной промышленности имеет многоразличных значений. Строгое определение могло бы звучать так: "реализацияобъединения машин, представляющегося единым целым для операционной системы,системного программного обеспечения, прикладных программ ипользователей". Машины, кластеризованные вместе таким способом могут приотказе одного процессора очень быстро перераспределить работу на другиепроцессоры внутри кластера. Это, возможно, наиболее важная задача многихпоставщиков систем высокой готовности.
Первой концепцию кластерной системыанонсировала компания DEC, определив ее как группуобъединенных между собой вычислительных машин, представляющих собой единый узелобработки информации. По существу VAX-кластер представляет собой слабосвязаннуюмногомашинную систему с общей внешней памятью, обеспечивающую единый механизмуправления и администрирования. В настоящее время на смену VAX-кластерамприходят UNIX-кластеры. При этом VAX-кластеры предлагают проверенный наборрешений, который устанавливает критерии для оценки подобных систем.
VAX-кластер обладает следующими свойствами:
Разделение ресурсов.Компьютеры VAX в кластере могут разделять доступ кобщим ленточным и дисковым накопителям. Все компьютеры VAXв кластере могут обращаться к отдельным файлам данных как к локальным.
Высокаяготовность. Если происходит отказ одного из VAX-компьютеров, задания егопользователей автоматически могут быть перенесены на другой компьютер кластера.Если в системе имеется несколько контроллеров внешних накопителей и один из нихотказывает, другие контроллеры автоматически подхватывают его работу.
Высокая пропускная способность.Ряд прикладных систем могут пользоваться возможностью параллельного выполнениязаданий на нескольких компьютерах кластера.
Удобство обслуживания системы.Общие базы данных могут обслуживаться с единственного места. Прикладныепрограммы могут инсталлироваться только однажды на общих дисках кластера иразделяться между всеми компьютерами кластера.
©ЦентрИнформационных Технологий, 1995 14
Расширяемость. Увеличениевычислительной мощности кластера достигается подключением к немудополнительных VAX-компьютеров. Дополнительные накопители на магнитных дисках имагнитных лентах становятся доступными для всех компьютеров, входящих вкластер.
Работа любойкластерной системы определяется двумя главными компонентами: высокоскоростныммеханизмом связи процессоров между собой и системным программным обеспечением,которое обеспечивает клиентам прозрачный доступ к системному сервису. Болееподробно различные способы организации связи компьютеров внутри кластера иособенности системного программного обеспечения различных фирм-поставщиковрассмотрены в разд. 1.10 настоящего обзора.
В настоящее время широкоераспространение получила также технология параллельных баз данных. Этатехнология позволяет множеству процессоров разделять доступ к единственной базеданных. Распределение заданий по множеству процессорных ресурсов ипараллельное их выполнение позволяет достичь более высокого уровня пропускнойспособности транзакций, поддерживать большее число одновременно работающихпользователей и ускорить выполнение сложных запросов. Существуют три различныхтипа архитектуры, которые поддерживают параллельные базы данных:
•Симметричная многопроцессорная архитектура с общей памятью(Shared Memory SMP Architecture). Эта архитектура поддерживает единуюбазу данных, работающую на многопроцессорном сервере под управлением однойоперационной системы. Увеличение производительности таких системобеспечивается наращиванием числа процессоров, устройств оперативной и внешнейпамяти.
•Архитектура с общими (разделяемыми) дисками (Shared DiskArchitecture). Это типичный случай построения кластерной системы. Этаархитектура поддерживает единую базу данных при работе с несколькимикомпьютерами, объединенными в кластер (обычно такие компьютеры называютсяузлами кластера), каждый из которых работает под управлением своей копииоперационной системы. В таких системах все узлы разделяют доступ к общим дискам,на которых собственно и располагается единая база данных. Производительностьтаких систем может увеличиваться как путем наращивания числа процессоров иобъемов оперативной памяти в каждом узле кластера, так и посредствомувеличения количества самих узлов.
•Архитектура без разделения ресурсов (Shared NothingArchitecture). Как и в архитектуре с общими дисками, в этой архитектуреподдерживается единый образ базы данных при работе с несколькими компьютерами,работающими под управлением своих копий операционной системы. Однако в этойархитектуре каждый узел системы имеет собственную оперативную память исобственные диски, которые не разделяются между отдельными узлами системы.Практически в таких системах разделяется только общий коммуникационный каналмежду узлами системы. Производительность таких систем может увеличиваться путемдобавления процессоров, объемов оперативной и внешней (дисковой) памяти вкаждом узле, а также путем наращивания количества таких узлов.
Таким образом, среда для работы параллельнойбазы данных обладает двумя важными свойствами: высокой готовностью и высокойпроизводительностью. В случае кластерной организации несколько компьютеров илиузлов кластера работают с единой базой данных. В случае отказа одного из такихузлов, оставшиеся узлы могут взять на себя задания, выполнявшиеся на отказавшемузле, не останавливая общий процесс работы с базой данных. Поскольку логическив каждом узле системы имеется образ базы данных, доступ к базе данных будетобеспечиваться до тех пор, пока в системе имеется по крайней мере одинисправный узел. Производительность системы
©ЦентрИнформационных Технологий, 1995 15
легко масштабируется,т.е. добавление дополнительных процессоров, объемов оперативной и дисковойпамяти, и новых узлов в системе может выполняться в любое время, когда этодействительно требуется.
Параллельные базы данных находятширокое применение в системах обработки транзакций в режимеon-line, системах поддержки принятия решений и часто используются приработе с критически важными для работы предприятий и организаций приложениями,которые эксплуатируются по 24 часа в сутки.
©ЦентрИнформационных Технологий, 1995 16