一、 什么是RHCS

? ? RHCS是Red Hat Cluster Suite的縮寫，也就是紅帽集群套件，RHCS是一個能夠提供高可用性、高可靠性、負載均衡、存儲共享且經(jīng)濟廉價的集群工具集合，它將集群系統(tǒng)中三大集群架構融合一體，可以給web應用、數(shù)據(jù)庫應用等提供安全、穩(wěn)定的運行環(huán)境。

? ? 更確切的說，RHCS是一個功能完備的集群應用解決方案，它從應用的前端訪問到后端的數(shù)據(jù)存儲都提供了一個行之有效的集群架構實現(xiàn)，通過RHCS提供的這種解決方案，不但能保證前端應用持久、穩(wěn)定的提供服務，同時也保證了后端數(shù)據(jù)存儲的安全。

? ? RHCS提供了集群系統(tǒng)中三種集群構架，分別是高可用性集群、負載均衡集群、存儲集群。

二、RHCS提供的三個核心功能

? ? 高可用集群是RHCS的核心功能。當應用程序出現(xiàn)故障，或者系統(tǒng)硬件、網(wǎng)絡出現(xiàn)故障時，應用可以通過RHCS提供的高可用管理組件自動、快速從一個節(jié)點切換到另一個節(jié)點，節(jié)點故障轉移功能對客戶端來說是透明的，從而保證應用持續(xù)、不間斷的對外提供服務，這就是RHCS高可用集群實現(xiàn)的功能。

? ? RHCS通過LVS（Linux Virtual Server）來提供負載均衡集群，而LVS是一個開源的、功能強大的基于IP的負載均衡技術，LVS由負載調度器和服務訪問節(jié)點組成，通過LVS的負載調度功能，可以將客戶端請求平均的分配到各個服務節(jié)點，同時，還可以定義多種負載分配策略，當一個請求進來時，集群系統(tǒng)根據(jù)調度算法來判斷應該將請求分配到哪個服務節(jié)點，然后，由分配到的節(jié)點響應客戶端請求，同時，LVS還提供了服務節(jié)點故障轉移功能，也就是當某個服務節(jié)點不能提供服務時，LVS會自動屏蔽這個故障節(jié)點，接著將失敗節(jié)點從集群中剔除，同時將新來此節(jié)點的請求平滑的轉移到其它正常節(jié)點上來；而當此故障節(jié)點恢復正常后，LVS又會自動將此節(jié)點加入到集群中去。而這一系列切換動作，對用戶來說，都是透明的，通過故障轉移功能，保證了服務的不間斷、穩(wěn)定運行。

? ? RHCS通過GFS文件系統(tǒng)來提供存儲集群功能，GFS是Global File System的縮寫，它允許多個服務同時去讀寫一個單一的共享文件系統(tǒng)，存儲集群通過將共享數(shù)據(jù)放到一個共享文件系統(tǒng)中從而消除了在應用程序間同步數(shù)據(jù)的麻煩，GFS是一個分布式文件系統(tǒng)，它通過鎖管理機制，來協(xié)調和管理多個服務節(jié)點對同一個文件系統(tǒng)的讀寫操作。

三、RHCS集群的組成

? ? RHCS是一個集群工具的集合，主要有下面幾大部分組成：

集群構架管理器

? ? 這是RHCS集群的一個基礎套件，提供一個集群的基本功能，使各個節(jié)點組成集群在一起工作，具體包含分布式集群管理器（CMAN）、成員關系管理、鎖管理（DLM）、配置文件管理（CCS）、柵設備（FENCE）。

高可用服務管理器

? ? 提供節(jié)點服務監(jiān)控和服務故障轉移功能，當一個節(jié)點服務出現(xiàn)故障時，將服務轉移到另一個健康節(jié)點。

集群配置管理工具

? ? RHCS最新版本通過LUCI來配置和管理RHCS集群，LUCI是一個基于web的集群配置方式，通過luci可以輕松的搭建一個功能強大的集群系統(tǒng)。

LVS(Linux Virtual Server)

? ? LVS是一個開源的負載均衡軟件，利用LVS可以將客戶端的請求根據(jù)指定的負載策略和算法合理的分配到各個服務節(jié)點，實現(xiàn)動態(tài)、智能的負載分擔。

? ? RHCS除了上面的幾個核心構成，還可以通過下面一些組件來補充RHCS集群功能。

GFS(Global File System)

? ? GFS是Redhat公司開發(fā)的一款集群文件系統(tǒng)，目前的最新版本是GFS2，GFS文件系統(tǒng)允許多個服務同時讀寫一個磁盤分區(qū)，通過GFS可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中管理，免去了數(shù)據(jù)同步和拷貝的麻煩，但GFS并不能孤立的存在，安裝GFS需要RHCS的底層組件支持。

CLVM(Cluster Logical Volume Manager)

? ? Cluster邏輯卷管理，即CLVM，是LVM的擴展，這種擴展允許cluster中的機器使用LVM來管理共享存儲。

iSCSI

? ? iSCSI是一種在Internet協(xié)議上,特別是以太網(wǎng)上進行數(shù)據(jù)塊傳輸?shù)臉藴?它是一種基于IP Storage理論的新型存儲技術，RHCS可以通過ISCSI技術來導出和分配共享存儲的使用。

GNBD(Global Network Block Device)

? ? 全局網(wǎng)絡模塊，簡稱GNBD，是GFS的一個補充組件，用于RHCS分配和管理共享存儲，GNBD分為客戶端和服務端，在服務端GNBD允許導出多個塊設備或者GNBD文件，而GNBD客戶端通過導入這些導出的塊設備或者文件，就可以把它們當作本地塊設備使用。由于現(xiàn)在GNBD已經(jīng)停止了開發(fā)，所以使用GNBD的越來越少。

四、 RHCS集群結構

? ? RHCS集群從整體上分為三大部分，負載均衡集群、 高可用性集群、存儲集群，如圖所示：

? ? 上圖是典型的RHCS集群拓撲結構：整個拓撲結構分為三個層面：

? ? 最上層是LVS負載均衡層，中間一層是Real Server層，就是服務節(jié)點部分，最后一層是共享存儲層，主要用于給GFS文件系統(tǒng)提供共享存儲空間。

五、RHCS集群運行原理及功能介紹

1、分布式集群管理器（CMAN）

? ? Cluster Manager，簡稱CMAN，是一個分布式集群管理工具，它運行在集群的各個節(jié)點上，為RHCS提供集群管理任務。

? ? CMAN用于管理集群成員、消息和通知。它通過監(jiān)控每個節(jié)點的運行狀態(tài)來了解節(jié)點成員之間的關系，當集群中某個節(jié)點出現(xiàn)故障，節(jié)點成員關系將發(fā)生改變，CMAN及時將這種改變通知底層，進而做出相應的調整。

2、鎖管理（DLM）

? ? Distributed Lock Manager，簡稱DLM，表示一個分布式鎖管理器，它是RHCS的一個底層基礎構件，同時也為集群提供了一個公用的鎖運行機制，在RHCS集群系統(tǒng)中，DLM運行在集群的每個節(jié)點上，GFS通過鎖管理器的鎖機制來同步訪問文件系統(tǒng)元數(shù)據(jù)。CLVM通過鎖管理器來同步更新數(shù)據(jù)到LVM卷和卷組。

? ? DLM不需要設定鎖管理服務器，它采用對等的鎖管理方式，大大的提高了處理性能。同時，DLM避免了當單個節(jié)點失敗需要整體恢復的性能瓶頸，另外，DLM的請求都是本地的，不需要網(wǎng)絡請求，因而請求會立即生效。最后，DLM通過分層機制，可以實現(xiàn)多個鎖空間的并行鎖模式。

3、配置文件管理（CCS）

? ? Cluster Configuration System，簡稱CCS，主要用于集群配置文件管理和配置文件在節(jié)點之間的同步。CCS運行在集群的每個節(jié)點上，監(jiān)控每個集群節(jié)點上的單一配置文件/etc/cluster/cluster.conf的狀態(tài)，當這個文件發(fā)生任何變化時，都將此變化更新到集群中的每個節(jié)點，時刻保持每個節(jié)點的配置文件同步。例如，管理員在節(jié)點A上更新了集群配置文件，CCS發(fā)現(xiàn)A節(jié)點的配置文件發(fā)生變化后，馬上將此變化傳播到其它節(jié)點上去。

? ? rhcs的配置文件是cluster.conf，它是一個xml文件，具體包含集群名稱、集群節(jié)點信息、集群資源和服務信息、fence設備等，這個會在后面講述。

4、柵設備（FENCE）

? ? FENCE設備是RHCS集群中必不可少的一個組成部分，通過FENCE設備可以避免因出現(xiàn)不可預知的情況而造成的“腦裂”現(xiàn)象，FENCE設備的出現(xiàn)，就是為了解決類似這些問題，Fence設備主要就是通過服務器或存儲本身的硬件管理接口，或者外部電源管理設備，來對服務器或存儲直接發(fā)出硬件管理指令，將服務器重啟或關機，或者與網(wǎng)絡斷開連接。

? ? FENCE的工作原理是：當意外原因導致主機異常或者宕機時，備機會首先調用FENCE設備，然后通過FENCE設備將異常主機重啟或者從網(wǎng)絡隔離，當FENCE操作成功執(zhí)行后，返回信息給備機，備機在接到FENCE成功的信息后，開始接管主機的服務和資源。這樣通過FENCE設備，將異常節(jié)點占據(jù)的資源進行了釋放，保證了資源和服務始終運行在一個節(jié)點上。

? ? RHCS的FENCE設備可以分為兩種：內部FENCE和外部FENCE，常用的內部FENCE有IBM RSAII卡，HP的iLO卡，還有IPMI的設備等，外部fence設備有UPS、SAN SWITCH、NETWORK SWITCH等

5、高可用服務管理器

? ? 高可用性服務管理主要用來監(jiān)督、啟動和停止集群的應用、服務和資源。它提供了一種對集群服務的管理能力，當一個節(jié)點的服務失敗時，高可用性集群服務管理進程可以將服務從這個失敗節(jié)點轉移到其它健康節(jié)點上來，并且這種服務轉移能力是自動、透明的。

? ? RHCS通過rgmanager來管理集群服務，rgmanager運行在每個集群節(jié)點上，在服務器上對應的進程為clurgmgrd。

? ? 在一個RHCS集群中，高可用**包含集群服務和集群資源兩個方面，集群服務其實就是應用服務，例如apache、mysql等，集群資源有很多種，例如一個IP地址、一個運行腳本、ext3/GFS文件系統(tǒng)等。

? ? 在RHCS集群中，高可用**是和一個失敗轉移域結合在一起的，所謂失敗轉移域是一個運行特定服務的集群節(jié)點的集合。在失敗轉移域中，可以給每個節(jié)點設置相應的優(yōu)先級，通過優(yōu)先級的高低來決定節(jié)點失敗時服務轉移的先后順序，如果沒有給節(jié)點指定優(yōu)先級，那么集群高可用服務將在任意節(jié)點間轉移。因此，通過創(chuàng)建失敗轉移域不但可以設定服務在節(jié)點間轉移的順序，而且可以限制某個服務僅在失敗轉移域指定的節(jié)點內進行切換。

6、集群配置管理工具

? ? RHCS提供了多種集群配置和管理工具，常用的有基于GUI的system-config-cluster、Conga等，也提供了基于命令行的管理工具。

? ? system-config-cluster是一個用于創(chuàng)建集群和配置集群節(jié)點的圖形化管理工具，它有集群節(jié)點配置和集群管理兩個部分組成，分別用于創(chuàng)建集群節(jié)點配置文件和維護節(jié)點運行狀態(tài)。一般用在RHCS早期的版本中。

? ? Conga是一種新的基于網(wǎng)絡的集群配置工具，與system-config-cluster不同的是，Conga是通過web方式來配置和管理集群節(jié)點的。Conga有兩部分組成，分別是luci和ricci，luci安裝在一**立的計算機上，用于配置和管理集群，ricci安裝在每個集群節(jié)點上，Luci通過ricci和集群中的每個節(jié)點進行通信。

? ? RHCS也提供了一些功能強大的集群命令行管理工具，常用的有clustat、cman_tool、ccs_tool、fence_tool、clusvcadm等，這些命令的用法將在下面講述。

7、Redhat GFS

? ? GFS是RHCS為集群系統(tǒng)提供的一個存儲解決方案，它允許集群多個節(jié)點在塊級別上共享存儲，每個節(jié)點通過共享一個存儲空間，保證了訪問數(shù)據(jù)的一致性，更切實的說，GFS是RHCS提供的一個集群文件系統(tǒng)，多個節(jié)點同時掛載一個文件系統(tǒng)分區(qū)，而文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)不受破壞，這是單一的文件系統(tǒng)，例如EXT3、EXT2所不能做到的。

? ? 為了實現(xiàn)多個節(jié)點對于一個文件系統(tǒng)同時讀寫操作，GFS使用鎖管理器來管理I/O操作，當一個寫進程操作一個文件時，這個文件就被鎖定，此時不允許其它進程進行讀寫操作，直到這個寫進程正常完成才釋放鎖，只有當鎖被釋放后，其它讀寫進程才能對這個文件進行操作，另外，當一個節(jié)點在GFS文件系統(tǒng)上修改數(shù)據(jù)后，這種修改操作會通過RHCS底層通信機制立即在其它節(jié)點上可見。

? ? 在搭建RHCS集群時，GFS一般作為共享存儲，運行在每個節(jié)點上，并且可以通過RHCS管理工具對GFS進行配置和管理。這些需要說明的是RHCS和GFS之間的關系，一般初學者很容易混淆這個概念：運行RHCS，GFS不是必須的，只有在需要共享存儲時，才需要GFS支持，而搭建GFS集群文件系統(tǒng)，必須要有RHCS的底層支持，所以安裝GFS文件系統(tǒng)的節(jié)點，必須安裝RHCS組件。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的RHCS集群原理概述的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。