在实际工作中，我们经常会听到一个词：集群，如数据库集群、负载均衡集群等，今天这篇文章将更详细地为大家介绍集群及集群的常见分类和特点。

什么是集群？

计算机集群简称集群是一种计算机系统，它通过一组松散集成的计算机软件和/或硬件连接起来高度紧密地协作完成计算工作。在某种意义上，他们可以被看作是一台计算机。集群系统中的单个计算机通常称为节点，通常通过局域网连接，但也有其它的可能连接方式。集群计算机通常用来改进单个计算机的计算速度和/或可靠性。一般情况下集群计算机比单个计算机，比如工作站或超级计算机性能价格比要高得多。

服务器集群结构图

(资料图片仅供参考)

集群就是一组相互独立的计算机，通过高速的网络组成一个计算机系统，每个集群节点都是运行其自己进程的一个独立服务器。对网络用户来讲，网站后端就是一个单一的系统，协同起来向用户提供系统资源，系统服务。通过网络连接组合成一个组合来共同完一个任务。

我的大白话概括就是：调度器指挥这一堆相互独立的计算机去做一件事，这样的一套系统，就是集群。

为什么要使用集群？

1、集群的特点

2、集群的优势

集群分类及不同分类的特点

计算机集群架构按照功能和结构一般分成以下几类：

1）负载均衡集群（Loadbalancingclusters）简称LBC；

2）高可用性集群（High-availabilityclusters）简称HAC；

3）高性能计算集群（High-perfomanceclusters）简称HPC。

A、负载均衡集群（Load Balancing）

负载均衡集群为企业提供了更为实用，性价比更高的系统架构解决方案。负载均衡集群把很多客户集中访问的请求负载压力可能尽可能平均的分摊到计算机集群中处理。客户请求负载通常包括应用程序处理负载和网络流量负载。这样的系统非常适合向使用同一组应用程序为大量用户提供服务。每个节点都可以承担一定的访问请求负载压力，并且可以实现访问请求在各节点之间动态分配，以实现负载均衡。

负载均衡集群

负载均衡运行时，一般通过一个或多个前端负载均衡器将客户访问请求分发到后端一组服务器上，从而达到整个系统的高性能和高可用性。这样计算机集群有时也被称为服务器群。一般高可用性集群和负载均衡集群会使用类似的技术，或同时具有高可用性与负载均衡的特点。

负载均衡，不同节点之间相互独立，不共享任何资源；通过一定算法将客户端的访问请求平分到群集的各个节点上，充分利用每个节点的资源。负载均衡扩展了网络设备和服务器带宽，增加吞吐量，加强网络数据处理能。

每个节点的性能和配置可能不同，根据算法，可以分配不同的权重到不同节点上，以实现不同节点的资源利用。如下图所示网络访问通过负载均衡器，将请求分布到不同节点上。

负载均衡集群的作用：

B、高可用性（HA）集群

一般是指当集群中的任意一个节点失效的情况下，节点上的所有任务自动转移到其他正常的节点上，并且此过程不影响整个集群的运行，不影响业务的提供。

类似是集群中运行着两个或两个以上的一样的节点，当某个主节点出现故障的时候，那么其他作为从节点的节点就会接替主节点上面的任务。从节点可以接管主节点的资源（IP地址，架构身份等），此时用户不会发现提供服务的对象从主节点转移到从节点。

高可用性集群的作用：

HA三种工作方式：

1、主从方式 （非对称方式）

2、双机双工方式（互备互援）

3、集群工作方式（多服务器互备方式）

C、高性能计算集群

高性能计算集群采用将计算任务分配到集群的不同计算节点儿提高计算能力，因而主要应用在科学计算领域。比较流行的HPC采用Linux操作系统和其它一些免费软件来完成并行运算。这一集群配置通常被称为Beowulf集群。这类集群通常运行特定的程序以发挥HPCcluster的并行能力。这类程序一般应用特定的运行库, 比如专为科学计算设计的MPI库。

HPC集群特别适合于在计算中各计算节点之间发生大量数据通讯的计算作业，比如一个节点的中间结果或影响到其它节点计算结果的情况。

集群中的两个重要名词：心跳检测与漂移IP

A、心跳监测

为了能实现负载均衡、提供高可用服务和执行错误恢复，集群系统提供了心跳监测技术，心跳监测是通过心跳线实现的，可以做心跳线的设备有RS 232串口线，也可以用独立的一块网卡来跑心跳，还可以是共享磁盘阵列等。

心跳线的数量应该为集群节点数减1，需要注意的是，如果通过网卡来做心跳的话， 每个节点需要两块网卡，其中，一块作为私有网络直接连接到对方机器相应的网卡，用来监测对方心跳。另外一块连接到公共网络对外提供服务，同时心跳网卡和服 务网卡的IP地址尽量不要在一个网段内。

心跳监控的效率直接影响故障切换时间的长短，集群系统正是通过心跳技术保持着节点间的内部有效通信。

B、漂移IP地址

在集群系统中，除了每个服务节点自身的真实IP地址外，还存在一个漂移IP地址。为什么说是漂移IP呢？因为这个IP地址并不固定，例如在两个节点的双 机热备中，正常状态下，这个漂移IP位于主节点上，当主节点出现故障后，漂移IP地址自动切换到备用节点，因此，为了保证服务的不间断性，在集群系统中， 对外提供的服务IP一定要是这个漂移IP地址。

虽然节点本身的IP也能对外提供服务，但是当此节点失效后，服务切换到了另一个节点，但是服务IP仍然是故 障节点的IP地址，此时，服务就随之中断。

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