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Rawn Shah
LinuxWorld 專欄作家
2000 年 5 月

Rawn Shah 作為專家，在 Linux 現(xiàn)有的開放源碼和封閉源碼集群解決方案方面為您指點迷津。

計算 Linux 中集群項目的數(shù)量就象計算硅谷中創(chuàng)業(yè)公司的數(shù)量一樣。不象 Windows NT 已經(jīng)受其自身的封閉環(huán)境阻礙，Linux 有大量的集群系統(tǒng)可供選擇，適合于不同的用途和需要。但確定應(yīng)該使用哪一個集群的工作卻沒有因此變得簡單。

問題的部分原因在于術(shù)語集群用于不同場合。IT 經(jīng)理可能關(guān)心如何使服務(wù)器運行時間更長，或使應(yīng)用程序運行得更快，而數(shù)學(xué)家可能更關(guān)心在服務(wù)器上進行大規(guī)模數(shù)值計算。兩者都需要群集，但是各自需要不同特性的群集。

本文調(diào)查了不同形式的集群以及許多實現(xiàn)中的一部分，這些實現(xiàn)可以買到，也可以免費軟件形式獲得。盡管列出的所有解決方案并不都是開放源碼，但是大多數(shù)軟件都遵循分發(fā) Linux 源碼的公共慣例，特別是由于那些實現(xiàn)集群的人還常常希望調(diào)整系統(tǒng)性能，以滿足需要。

硬件
集群總是涉及到機器之間的硬件連接。在現(xiàn)今大多數(shù)情況下，這只是指“快速以太網(wǎng)”網(wǎng)卡和集線器。但在尖端科學(xué)領(lǐng)域中，有許多專為集群設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)接口卡。

它們包括 Myricom 的 Myrinet、Giganet 的 cLAN 和 IEEE 1596 標準可伸縮一致接口 (SCI)。那些卡的功能不但在群集的節(jié)點之間提供高帶寬，而且還減少延遲（發(fā)送消息所用的時間）。對于在節(jié)點間交換狀態(tài)信息以使其操作保持同步情況，那些延遲是至關(guān)重要的。

Myricom
Myricom 提供網(wǎng)卡和交換機，其單向互連速度最高可達到 1.28 Gbps。網(wǎng)卡有兩種形式，銅線型和光纖型。銅線型 LAN 可以在 10 英尺距離內(nèi)以全速進行通信，而在長達 60 英尺距離內(nèi)以半速進行操作。光纖型 Myrinet 可以在 6.25 英里長的單模光纖或者 340 英尺長的多模光纖上全速運行。Myrinet 只提供直接點到點、基于集線器或基于交換機的網(wǎng)絡(luò)配置，但在可以連接到一起的交換光纖數(shù)量方面沒有限制。添加交換光纖只會增加節(jié)點間的延遲。兩個直接連接的節(jié)點之間的平均延遲是 5 到 18 微秒，比以太網(wǎng)快得多。

集群類型
最常見的三種群集類型包括高性能科學(xué)群集、負載均衡群集和高可用性群集。

科學(xué)群集
通常，第一種涉及為群集開發(fā)并行編程應(yīng)用程序，以解決復(fù)雜的科學(xué)問題。這是并行計算的基礎(chǔ)，盡管它不使用專門的并行超級計算機，這種超級計算機內(nèi)部由十至上萬個獨立處理器組成。但它卻使用商業(yè)系統(tǒng)，如通過高速連接來鏈接的一組單處理器或雙處理器 PC，并且在公共消息傳遞層上進行通信以運行并行應(yīng)用程序。因此，您會常常聽說又有一種便宜的 Linux 超級計算機問世了。但它實際是一個計算機群集，其處理能力與真的超級計算機相等，通常一套象樣的群集配置開銷要超過 $100,000。這對一般人來說似乎是太貴了，但與價值上百萬美元的專用超級計算機相比還算是便宜的。

負載均衡群集
負載均衡群集為企業(yè)需求提供了更實用的系統(tǒng)。如名稱所暗示的，該系統(tǒng)使負載可以在計算機群集中盡可能平均地分攤處理。該負載可能是需要均衡的應(yīng)用程序處理負載或網(wǎng)絡(luò)流量負載。這樣的系統(tǒng)非常適合于運行同一組應(yīng)用程序的大量用戶。每個節(jié)點都可以處理一部分負載，并且可以在節(jié)點之間動態(tài)分配負載，以實現(xiàn)平衡。對于網(wǎng)絡(luò)流量也是如此。通常，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器應(yīng)用程序接受了太多入網(wǎng)流量，以致無法迅速處理，這就需要將流量發(fā)送給在其它節(jié)點上運行的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器應(yīng)用。還可以根據(jù)每個節(jié)點上不同的可用資源或網(wǎng)絡(luò)的特殊環(huán)境來進行優(yōu)化。

高可用性群集
高可用性群集的出現(xiàn)是為了使群集的整體服務(wù)盡可能可用，以便考慮計算硬件和軟件的易錯性。如果高可用性群集中的主節(jié)點發(fā)生了故障，那么這段時間內(nèi)將由次節(jié)點代替它。次節(jié)點通常是主節(jié)點的鏡像，所以當它代替主節(jié)點時，它可以完全接管其身份，并且因此使系統(tǒng)環(huán)境對于用戶是一致的。

在群集的這三種基本類型之間，經(jīng)常會發(fā)生混合與交雜。于是，可以發(fā)現(xiàn)高可用性群集也可以在其節(jié)點之間均衡用戶負載，同時仍試圖維持高可用性程度。同樣，可以從要編入應(yīng)用程序的群集中找到一個并行群集，它可以在節(jié)點之間執(zhí)行負載均衡。盡管集群系統(tǒng)本身獨立于它在使用的軟件或硬件，但要有效運行系統(tǒng)時，硬件連接將起關(guān)鍵作用。

Giganet
Giganet 是用于 Linux 平臺的虛擬接口 (VI) 體系結(jié)構(gòu)卡的第一家供應(yīng)商，提供 cLAN 卡和交換機。VI 體系結(jié)構(gòu)是獨立于平臺的軟件和硬件系統(tǒng)，它由 Intel 開發(fā)，用于創(chuàng)建群集。它使用自己的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議在服務(wù)器之間直接交換數(shù)據(jù)，而不是使用 IP，并且它并不打算成為 WAN 可路由的系統(tǒng)。現(xiàn)在，VI 的未來取決于正在進行的“系統(tǒng) I/O 組”的工作，這個小組本是 Intel 領(lǐng)導(dǎo)的“下一代 I/O”小組與 IBM 和 Compaq 領(lǐng)導(dǎo)的“未來 I/O 小組”的合并。Giganet 產(chǎn)品當前可以在節(jié)點之間提供 1 Gbps 單向通信，最小延遲為 7 微秒。

IEEE SCI
IEEE 標準 SCI 的延遲更少（低于 2.5 微秒），并且其單向速度可達到 400 MB／秒 (3.2 Gbps)。SCI 是基于環(huán)拓撲的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，不像以太網(wǎng)是星形拓撲。這將使在較大規(guī)模的節(jié)點之間通信速度更快。更有用的是環(huán)面拓撲網(wǎng)絡(luò)，它在節(jié)點之間有許多環(huán)形結(jié)構(gòu)。兩維環(huán)面可以用 n 乘 m 的網(wǎng)格表示，其中在每一行和每一列都有一個環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。三維環(huán)面也類似，可以用三維立體節(jié)點網(wǎng)格表示，每一層上有一個環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。密集超級計算并行系統(tǒng)使用環(huán)面拓撲網(wǎng)絡(luò)，為成百上千個節(jié)點之間的通信提供相對最快的路徑。

大多數(shù)操作系統(tǒng)的限制因素不是操作系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)接口，而是服務(wù)器的內(nèi)部 PCI 總線系統(tǒng)。幾乎所有臺式 PC 通常有基本 32-位，33-MHz PCI，并且大多數(shù)低端服務(wù)器只提供 133 MB／秒 (1 Gbps)，這限制了那些網(wǎng)卡的能力。一些昂貴的高端服務(wù)器，如 Compaq Proliant 6500 和 IBM Netfinity 7000 系列，都有 64-位， 66-MHz 網(wǎng)卡，它們能夠以四倍速度運行。不幸地是，矛盾是更多公司使用低端的系統(tǒng)，因此大多數(shù)供應(yīng)商最終生產(chǎn)和銷售更多低端 PCI 網(wǎng)卡。也有專門的 64-位，66-MHz PCI 網(wǎng)卡，但價格要貴許多。例如，Intel 提供了這種類型的“快速以太網(wǎng)”網(wǎng)卡，價格約 $400 到 $500，幾乎是普通 PCI 版本價格的 5 倍。

科學(xué)群集
某些并行群集系統(tǒng)可以達到如此高的帶寬和低延遲，其原因是它們通常繞過使用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，如 TCP/IP。雖然網(wǎng)際協(xié)議對于廣域網(wǎng)很重要，但它包含了太多的開銷，而這些開銷在節(jié)點相互已知的封閉網(wǎng)絡(luò)群集中是不必要的。其實，那些系統(tǒng)中有一部分可以在節(jié)點之間使用直接內(nèi)存訪問 (DMA)，它類似于圖形卡和其它外圍設(shè)備在一臺機器中的工作方式。因此橫跨群集，可以通過任何節(jié)點上的任何處理器直接訪問一種形式的分布式共享內(nèi)存。它們也可以使用低開銷的消息傳遞系統(tǒng)，在節(jié)點之間進行通信。

消息傳遞接口 (MPI) 是并行群集系統(tǒng)間消息傳遞層的最常見實現(xiàn)。MPI 存在幾種衍生版本，但在所有情況下，它為開發(fā)者訪問并行應(yīng)用程序提供了一個公共 API，這樣開發(fā)者就不必手工解決如何在群集的節(jié)點之間分發(fā)代碼段。其中一個，Beowulf 系統(tǒng)首先將 MPI 用作公共編程接口。

很難決定使用哪種高性能集群包。許多都提供類似服務(wù)，但計算的具體要求才是決定性因素。很多情況下，在那些系統(tǒng)中的研究工作只是解決需求的一半，而且使用那些軟件需要集群包開發(fā)者的特殊幫助和合作。

Beowulf
當談到 Linux 集群時，許多人的第一反映是 Beowulf。那是最著名的 Linux 科學(xué)軟件集群系統(tǒng)。沒有一個包叫做 Beowulf。實際上，它是一個術(shù)語，適用于在 Linux 內(nèi)核上運行的一組公共軟件工具。其中包括流行的軟件消息傳遞 API，如“消息傳送接口”(MPI) 或“并行虛擬機”(PVM)，對 Linux 內(nèi)核的修改，以允許結(jié)合幾個以太網(wǎng)接口、高性能網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器，對虛擬內(nèi)存管理器的更改，以及分布式進程間通信 (DIPC) 服務(wù)。公共全局進程標識空間允許使用 DIPC 機制從任何節(jié)點訪問任何進程。Beowulf 還在節(jié)點間支持一系列硬件連通性選件。

Beowulf 可能是考慮 Linux 時注意到的第一個高性能集群系統(tǒng)，這只是因為它的廣泛使用和支持。關(guān)于這個主題，有許多文檔和書籍。Beowulf 與以下一些科學(xué)集群系統(tǒng)之間的差異可以是實際的，或者只是在產(chǎn)品名稱中有差異。例如，盡管名稱不同，Alta Technologies 的 AltaCluster 就是一個 Beowulf 系統(tǒng)。某些供應(yīng)商，如 ParTec AG，一家德國公司，提供了 Beowulf 模型的衍生版本，以包括其它管理接口和通信協(xié)議。

Giganet cLAN
Giganet 提供了一種定制的基于硬件的解決方案，它使用非 IP 協(xié)議在一個科學(xué)群集的節(jié)點間進行通信。如前所述，“虛擬接口”協(xié)議通過除去不少協(xié)議的開銷，如 IP，以支持服務(wù)器間更快的通信。另外，硬件系統(tǒng)可按千兆比特速度運行，并且延遲很短，使它非常適合構(gòu)建最多達 256 個節(jié)點的科學(xué)群集。該供應(yīng)商支持 MPI，這樣許多并行應(yīng)用程序就可以在類似的系統(tǒng)（如 Beowulf）上運行。

它也有 Beowulf 的缺點，即不能用作網(wǎng)絡(luò)負載共享系統(tǒng)，除非想要編寫應(yīng)用程序來監(jiān)控和分發(fā)在服務(wù)器間傳送的網(wǎng)絡(luò)包。

Legion
Legion 試圖構(gòu)建一個真正的多計算機系統(tǒng)。這是一個群集，其中每個節(jié)點都是一個獨立系統(tǒng)，但在用戶看來，整個系統(tǒng)只是一臺計算機。Legion 設(shè)計成支持一臺世界范圍的計算機，由上百萬個主機以及數(shù)以萬億計的軟件對象組成。在 Legion 中，用戶可以創(chuàng)立他們自己的合作小組。

Legion 提供了高性能并行、負載均衡、分布式數(shù)據(jù)管理和容錯性。

Legion 提供了高性能并行、負載均衡、分布式數(shù)據(jù)管理和容錯性。它通過其容錯管理和成員節(jié)點間的動態(tài)重新配置來支持高可用性。它還有一個可擴充核心，該核心可以在出現(xiàn)新的改進和進展時動態(tài)替換或升級。系統(tǒng)并不是只接受單一控制，而是可以由任意數(shù)量的組織管理，而每個組織都支持整體的自治部分。Legion API 通過其內(nèi)置的并行性提供了高性能計算。

Legion 需要使用特別編寫的軟件，以使它可以使用其 API 庫。它位于用戶計算機操作系統(tǒng)之上，協(xié)調(diào)本地資源和分布式資源。它自動處理資源調(diào)度和安全性，還管理上下文空間以描述和訪問整個系統(tǒng)中上億種可能之外的對象。然而，在每個節(jié)點上運行時，不需要使用系統(tǒng)管理員特權(quán)，并且可以使用無特權(quán)的用戶賬號進行工作。這將增加加入 Legion 的節(jié)點和用戶的靈活性。

Cplant
Sandia National Lab 中的 Computational Plant 是一個大規(guī)模整體并行群集，用于實現(xiàn) TeraFLOP（萬億次浮點運算）計算并構(gòu)建在商業(yè)組件上。整個系統(tǒng)由“可伸縮單元”組成，這些“可伸縮單元”可以劃分成適合不同目的（計算、磁盤 I/O、網(wǎng)絡(luò) I/O、服務(wù)管理）。群集中的每個節(jié)點都是一個 Linux 系統(tǒng)，帶有專門開發(fā)的、提供分區(qū)服務(wù)的內(nèi)核級模塊。每個分區(qū)的功能可以通過裝入和卸載內(nèi)核級模塊來修改。

項目分三個階段完成，開始階段是原型，有 128 個基于 433-MHz DEC Alpha 21164 的系統(tǒng)，其中每個都有 192 MB RAM 和 2 GB 驅(qū)動器，相互之間用 Myrinet 網(wǎng)卡和 8-端口的 SAN 交換機連接。第 1 階段將它擴充為 400 個基于 21164 的工作站，這些工作站的運行速度為 500 MHz，有 192 MB RAM，沒有存儲器，用 16-端口的 SAN 交換機以超立方體結(jié)構(gòu)連接起來，并且運行 Red Hat 5.1。當前的第 2 階段有 592 臺基于 DEC 21264 的機器，它們的運行速度為 500 MHz，有 256 MB RAM，沒有驅(qū)動器。每個節(jié)點都使用 64-位，33-MHz PCI Myrinet 網(wǎng)卡，并且仍使用 16-端口交換機以超立方體結(jié)構(gòu)連接。

在 Cplant 上運行的應(yīng)用程序包括解決稀疏線性系統(tǒng)、流體力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)中計算系統(tǒng)的優(yōu)化、分子力學(xué)的模擬、線性結(jié)構(gòu)力學(xué)的有限元分析，以及并行應(yīng)用程序的動態(tài)負載均衡庫。

JESSICA 2
香港大學(xué)的系統(tǒng)研究小組有一個基于 Java 的群集，叫做支持 Java 的單系統(tǒng)映像計算體系結(jié)構(gòu) (JESSICA)，它作為一個中間件層以完成單系統(tǒng)映像的幻想。該層是每個使用分布式共享內(nèi)存 (DSM) 系統(tǒng)進行通信的節(jié)點上運行的所有線程的一個全局線程空間。該項目使用 ThreadMark DSM，但最終將用他們自己創(chuàng)建的 JiaJia Using Migrating-home Protocol (JUMP)。他們使用定制的基于 Java 的 ClusterProbe 軟件來管理群集的 50 個節(jié)點。

PARIS
法國的 IRISA 研究所的“大規(guī)模數(shù)字模擬應(yīng)用程序的編程并行和分布式系統(tǒng)”(PARIS) 項目提供了幾種用于創(chuàng)建 Linux 服務(wù)器群集的工具。該項目由三部分組成：群集的資源管理軟件、并行編程語言的運行時環(huán)境，以及分布式數(shù)字模擬的軟件工具。

資源管理軟件包括用于共享內(nèi)存、磁盤和處理器資源的 Globelins 分布式系統(tǒng)，及其 Dupleix 和 Mome 分布式共享內(nèi)存系統(tǒng)。

負載均衡群集
負載均衡群集在多節(jié)點之間分發(fā)網(wǎng)絡(luò)或計算處理負載。在這種情況下，區(qū)別在于缺少跨節(jié)點運行的單并行程序。大多數(shù)情況下，那種群集中的每個節(jié)點都是運行單獨軟件的獨立系統(tǒng)。但是，不管是在節(jié)點之間進行直接通信，還是通過中央負載均衡服務(wù)器來控制每個節(jié)點的負載，在節(jié)點之間都有一種公共關(guān)系。通常，使用特定的算法來分發(fā)該負載。

網(wǎng)絡(luò)流量負載均衡是一個過程，它檢查到某個群集的入網(wǎng)流量，然后將流量分發(fā)到各個節(jié)點以進行適當處理。它最適合大型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，如 Web 或 FTP 服務(wù)器。負載均衡網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)要求群集軟件檢查每個節(jié)點的當前負載，并確定哪些節(jié)點可以接受新的作業(yè)。這最適合運行如數(shù)據(jù)分析等串行和批處理作業(yè)。那些系統(tǒng)還可以配置成關(guān)注某特定節(jié)點的硬件或操作系統(tǒng)功能：這樣，群集中的節(jié)點就沒有必要是一致的。

Linux 虛擬服務(wù)器
“Linux 虛擬服務(wù)器”項目已經(jīng)實現(xiàn)了許多內(nèi)核補丁，它們?yōu)槿刖W(wǎng) TCP/IP 流量創(chuàng)建了負載均衡系統(tǒng)。LVS 軟件檢查入網(wǎng)流量，然后根據(jù)負載均衡算法，將流量重定向到一組充當群集的服務(wù)器。這允許網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，如 Web 服務(wù)器，在節(jié)點群集上運行以支持大量用戶。

LVS 支持作為負載均衡服務(wù)器直接連接到同一個 LAN 的群集節(jié)點，但它還能夠以通道傳送 IP 包的方式連接到遠程服務(wù)器。后一種方法包括壓縮 IP 包中的均衡請求，這些 IP 信息包從負載均衡服務(wù)器直接發(fā)送到遠程群集節(jié)點。盡管 LVS 可以遠程支持網(wǎng)站的負載均衡，但它使用的負載均衡算法現(xiàn)在對于虛擬群集中的廣域 Web 服務(wù)器仍無效。因此，如果 Web 服務(wù)器都在同一個 LAN 中，LVS 最好當作負載均衡服務(wù)器使用。

負載均衡系統(tǒng)的幾種硬件實現(xiàn)比在通用操作系統(tǒng)，如 Linux，上運行得更快。它們包括來自 Alteon 和 Foundry 的硬件，其硬件邏輯和最少操作系統(tǒng)可以在硬件中執(zhí)行流量管理，并且速度比純軟件快。它們的價格也很高，通常都在 $10,000 以上。如果需要簡單和便宜的解決方案，一個有很多內(nèi)存 (256 MB) 的中等 Linux 系統(tǒng)將會是一個好的負載均衡系統(tǒng)。

TurboLinux TurboCluster 和 enFuzion
TurboLinux 有一個產(chǎn)品叫 TurboCluster，它最初以“Linux 虛擬服務(wù)器”項目開發(fā)的內(nèi)核補丁為基礎(chǔ)。因此，它可以得到大部分優(yōu)點，但它的缺點也與原來的項目一樣。TurboLinux 為此還開發(fā)了一些工具，用于監(jiān)控增加產(chǎn)品實用性的群集行為。一家主要供應(yīng)商的商業(yè)支持也使它對于大型網(wǎng)站更具吸引力。

EnFuzion 支持在節(jié)點之間實現(xiàn)自動負載均衡和資源共享，而且可以自動重新安排失敗的作業(yè)。

EnFuzion 是 TurboLinux 即將推出的科學(xué)群集產(chǎn)品，它并不基于 Beowulf。但是，它可以支持上百個節(jié)點以及許多不同的非 Linux 平臺，包括 Solaris、Windows NT、HP-UX、IBM AIX、SGI Irix 和 Tru64。EnFuzion 非常有趣，因為它運行所有現(xiàn)有軟件，并且不需要為環(huán)境編寫定制的并行應(yīng)用程序。它支持在節(jié)點間實現(xiàn)自動負載均衡和資源共享，而且可以自動重新安排失敗的作業(yè)。

Platform Computing 的 LSF 批處理
Platform Computing 是群集計算領(lǐng)域的老手，現(xiàn)在提供了 Linux 平臺上的“負載均衡設(shè)施 (LSF) 批處理”軟件。LSF 批處理允許中央控制器安排作業(yè)在群集中任意數(shù)量的節(jié)點上運行。在概念上，它類似于 TurboLinux enFuzion 軟件，并且支持在節(jié)點上運行任何類型的應(yīng)用程序。

這種方法對于群集大小是非常靈活的，因為可以明確選擇節(jié)點的數(shù)量，甚至是運行應(yīng)用程序的節(jié)點。于是，可以將 64 個節(jié)點的群集分成更小的邏輯群集，每個邏輯群集都運行自己的批處理應(yīng)用程序。而且，如果應(yīng)用程序或節(jié)點失敗，它可以在其它服務(wù)器上重新安排作業(yè)。

Platform 的產(chǎn)品在主要 Unix 系統(tǒng)和 Windows NT 上運行。目前，只有它們的 LSF 批處理產(chǎn)品已經(jīng)移植到 Linux 上。最終，LSF Suite 組件的其余部分也將緊隨其后移植到 Linux 上。

Resonate Dispatch 系列
Resonate 有一種基于軟件的負載均衡方法，類似于 Linux 虛擬服務(wù)器。但是，它支持更多特性，以及一些更好的負載均衡算法。例如，使用 Resonate，可以在每個群集節(jié)點裝入一個代理，以確定該節(jié)點當前的系統(tǒng)負載。然后，負載均衡服務(wù)器檢查每個節(jié)點的代理，以確定哪個節(jié)點的負載最少，并且將新的流量發(fā)送給它。另外，Resonate 還可以使用它的 Global Dispatch 產(chǎn)品更有效地支持地區(qū)性分布式服務(wù)器。

Resonate 已經(jīng)在 Red Hat Linux 上徹底測試了該軟件，相信它也可以在其它發(fā)行版上運行。Resonate 的軟件還可以在其它各種平臺上運行，包括 Solaris、AIX、Windows NT，并且它還可以在混合環(huán)境中進行負載均衡。

MOSIX
MOSIX 使用 Linux 內(nèi)核新版本來實現(xiàn)進程負載均衡集群系統(tǒng)。該群集中，任何服務(wù)器或工作站可以按指定加入或離開，即添加到群集的總處理能力，或從中除去。根據(jù)其文檔，MOSIX 使用自適應(yīng)進程負載均衡和內(nèi)存引導(dǎo)算法使整體性能最大化。應(yīng)用程序進程可以在節(jié)點之間搶先遷移，以利用最好的資源，這類似于對稱多處理器系統(tǒng)可以在各個處理器之間切換應(yīng)用程序。

MOSIX 在應(yīng)用層是完全透明的，并且不需要重新編譯或者重新鏈接到新的庫，因為所有一切都發(fā)生在內(nèi)核級上?？梢杂袔追N方法將它配置成多用戶共享環(huán)境群集。所有服務(wù)器可以共享一個池，系統(tǒng)可以是群集的一部分，或者群集可以動態(tài)地分成幾個子群集，每種方法都有不同的用途。Linux 工作站還可以是群集的一部分，可以是固定的，也可以是臨時的，或者只是作為批處理作業(yè)提交者。作為臨時群集節(jié)點，工作站可以在其空閑時用于增加群集處理能力。也允許只以批處理方式使用群集，在這種方式中，群集被配置成通過隊列接受批處理作業(yè)。然后，守護程序取走作業(yè)并將它們發(fā)送到群集節(jié)點進行處理。

MOSIX 的不利之處是它更改 Linux 內(nèi)核行為的一些核心部分，于是系統(tǒng)級應(yīng)用程序?qū)⒉粫雌谕\行。

除了高性能科學(xué)計算，MOSIX 提供了一個有趣的選項，用于以共同設(shè)置創(chuàng)建集群環(huán)境。通過使用服務(wù)器和工作站上的閑置資源，它可以更快更有效地創(chuàng)建和運行應(yīng)用程序。由于訪問了多臺服務(wù)器，并且可以動態(tài)調(diào)整群集大小和更改負載均衡規(guī)則，它還可以提供高度的服務(wù)器可用性。MOSIX 的不利之處是它更改 Linux 內(nèi)核行為的一些核心部分，于是系統(tǒng)級應(yīng)用程序?qū)⒉粫雌谕\行。要使用網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序時，而該程序使用基于單個服務(wù)器地址的套接字連接，MOSIX 通常也會受到限制。這意味著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序在一個服務(wù)器節(jié)點上開始運行時，如果 IP 地址與套接字綁定，那么它必須繼續(xù)在該節(jié)點上運行。顯然，MOSIX 還正在開始遷移套接字，因此這很快就變成了爭論的焦點。

高可用性群集
高可用性 (HA) 群集致力于使服務(wù)器系統(tǒng)的運行速度和響應(yīng)速度盡可能快。它們經(jīng)常使用在多臺機器上運行的冗余節(jié)點和服務(wù)，用來相互跟蹤。如果某個節(jié)點失敗，它的替補將在幾秒鐘或更短時間內(nèi)接管它的職責。因此，對于用戶而言，群集永遠不會停機。

某些 HA 群集也可以維護節(jié)點間冗余應(yīng)用程序。因此，用戶的應(yīng)用程序?qū)⒗^續(xù)運行，即使他或她使用的節(jié)點出了故障。正在運行的應(yīng)用程序會在幾秒之內(nèi)遷移到另一個節(jié)點，而所有用戶只會察覺到響應(yīng)稍微慢了一點。但是，這種應(yīng)用程序級冗余要求將軟件設(shè)計成具有群集意識的，并且知道節(jié)點失敗時應(yīng)該做什么。但對于 Linux，大多數(shù)現(xiàn)在還做不到。因為 Linux 系統(tǒng)沒有 HA 集群標準，并且也沒有公共 API 可供應(yīng)用程序開發(fā)者構(gòu)建有群集意識的軟件。

HA 群集可以執(zhí)行負載均衡，但通常主服務(wù)器運行作業(yè)，而系統(tǒng)使輔助服務(wù)器保持閑置。輔助服務(wù)器通常是主服務(wù)器操作系統(tǒng)設(shè)置的鏡像，盡管硬件本身稍有不同。輔助節(jié)點對主服務(wù)器進行活動監(jiān)控或心跳觀察，以查看它是否仍在運行。如果心跳計時器沒有接收到主服務(wù)器的響應(yīng)，則輔助節(jié)點將接管網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)身份（如果是 Linux 系統(tǒng)，則是 IP 主機名和地址）。

但是，Linux 在這一領(lǐng)域仍有一點忽略。好消息是有一家著名的供應(yīng)商正在努力盡快研制高可用性群集，因為它是企業(yè)級服務(wù)器都必需的功能。

Linux-HA 項目
高可用性 Linux 項目，根據(jù)其目標聲明，旨在為 Linux 提供高可用性解決方案，以通過社區(qū)開發(fā)成果提高可靠性、可用性和服務(wù)能力。Linux 達到高可用性集群時，這是一種試圖給予 Linux 與先進的 Unix 系統(tǒng)，如 Solaris、AIX 和 HP/UX，一樣具有競爭力的特性。因此，項目的目標是在 2001 年之前達到 Unix 集群比較報告 ( http://www.sun.com/clusters/dh.brown.pdf) 中分析專家組 D. H. Brown 特定功能性級別。

項目中有可以維護節(jié)點間心跳并接管失敗節(jié)點的 IP 地址的軟件。如果一個節(jié)點失敗，它使用“偽造冗余 IP”軟件包將失敗節(jié)點的地址添加到工作節(jié)點以承擔它的職責。于是，可以在幾毫秒時間內(nèi)自動替換失敗的節(jié)點。實際使用中，心跳通常在幾秒范圍內(nèi)，除非在節(jié)點之間有專用網(wǎng)絡(luò)鏈接。因此，失敗系統(tǒng)中的用戶應(yīng)用程序仍需要在新的節(jié)點上重新啟動。

無處不在的集群
對于 Linux，有許多集群系統(tǒng)可供選用。同時，那些項目中有幾個是非商業(yè)性的，甚至是實驗性質(zhì)的。雖然對學(xué)術(shù)界和某些組織這也沒有形成問題，但大公司通常首選著名供應(yīng)商的商業(yè)支持平臺。供應(yīng)商，如 IBM、SGI、HP 和 Sun，提供了用于在 Linux 中構(gòu)建科學(xué)群集的產(chǎn)品和服務(wù)，因為群集很流行，并且可以銷售大量的服務(wù)器設(shè)備。一旦商業(yè)機構(gòu)認為其它形式的集群是可靠的，那些相同的服務(wù)器供應(yīng)商或許會圍繞著開放源碼集群解決方案創(chuàng)建自己的產(chǎn)品。

Linux 作為服務(wù)器平臺的重要性依賴于支持大型服務(wù)器和服務(wù)器群集的能力。這就使它可以與 Sun、HP、IBM 和其它公司的 UNIX 服務(wù)器在更高層面上競爭。雖然 Windows NT 和 2000 不支持 Linux 能夠支持的集群范圍，但是 HA 集群正規(guī)方法的可用性以及用于構(gòu)建有群集意識的 API 也使它能夠參與競爭。

如果正在考慮構(gòu)建一個群集，那么您應(yīng)當仔細檢查那些可能性，并將它們與您的需求做比較。您也許會發(fā)現(xiàn)想要實現(xiàn)的目標還不能成為一個完整的解決方案，或許會發(fā)現(xiàn)已經(jīng)有了現(xiàn)成的解決方案。不管是哪種情況，請相信許多現(xiàn)有公司將他們的應(yīng)用程序托付給進行深度計算并提供大量網(wǎng)頁的 Linux 系統(tǒng)群集。集群是一種企業(yè)系統(tǒng)服務(wù)，已經(jīng)在 Linux 下成功測試過。盡管新的集群將出現(xiàn)，但選擇的多樣性正是 Linux 超過其它系統(tǒng)，如 Windows NT，的優(yōu)勢。