集群操作系统

集群系统与并行系统相似，因为两者都使用多个 CPU。主要区别在于集群系统由两个或多个独立的系统链接而成。它们拥有独立的计算机系统和共享的存储介质，所有系统协同工作以完成所有任务。所有集群节点都使用两种不同的方法进行相互通信，例如消息传递接口 (MPI) 和 并行虚拟机 (PVM)。

在本文中，您将了解集群操作系统、其类型、分类、优点和缺点。

什么是集群操作系统？

集群操作系统是软件和硬件集群的组合。硬件集群有助于所有计算机系统之间共享高性能磁盘，而软件集群则为所有系统运行提供更好的环境。集群系统由多个节点组成，每个节点都包含其集群软件。集群软件安装在集群系统的每个节点上，它监控集群系统并确保其正常运行。如果集群系统的某个节点发生故障，其他节点将接管其存储和资源并尝试重新启动。

集群组件通常通过快速区域网络连接，每个节点运行其操作系统的实例。在大多数情况下，所有节点共享相同的硬件和操作系统，而在其他情况下，也可能使用不同的硬件或不同的操作系统。使用集群系统的主要目的是协助天气预报、科学计算和超级计算系统。

有两种集群可用于构建更高效的集群。它们如下：

1. 软件集群
2. 硬件集群

软件集群

软件集群允许所有系统协同工作。

硬件集群

它有助于实现系统之间的高性能磁盘共享。

集群操作系统类型

集群操作系统主要有三种类型：

1. 非对称集群系统
2. 对称集群系统
3. 并行集群系统

非对称集群系统

在非对称集群系统中，所有节点中的一个节点处于热备用模式，而其余节点运行关键应用程序。热备用模式完全防故障，也是集群系统的一个组成部分。该节点监控所有服务器功能；如果出现故障，热备用节点将替换其位置。

对称集群系统

在此系统中，多个节点有助于运行所有应用程序，并同时监控所有节点。由于它利用了所有硬件资源，因此该集群系统比非对称集群系统更可靠。

并行集群系统

并行集群系统允许多个用户访问同一共享存储系统上的相同数据。该系统通过特定版本的软件和其他应用程序得以实现。

集群分类

计算机集群的管理是为了支持各种目的，从通用的业务需求（如 Web 服务支持）到计算密集型的科学计算。集群有多种分类。其中一些如下：

1. 故障转移集群

将应用程序和数据资源从一个发生故障的系统移动到集群中的另一个系统的过程称为故障转移。这些是用于集群重要任务、应用程序服务器、邮件和文件的数据库。

2. 负载均衡集群

集群需要在所有可用计算机系统之间进行更好的负载均衡。此类型集群中的所有节点都可以将其计算工作负载与其他节点共享，从而提高整体性能。例如，基于 Web 的集群可以将各种 Web 查询分配给不同的节点，从而有助于提高系统速度。在处理请求时，只有少数集群系统使用轮询方法。

3. 高可用性集群

这些也称为“HA 集群”。它们提供了所有资源可用性很高的可能性。如果发生故障，例如系统故障或磁盘卷丢失，正在处理的查询将丢失。如果丢失的查询被重试，它将被另一个集群计算机处理。它广泛用于新闻、电子邮件、FTP 服务器和 Web。

集群操作系统的优点和缺点

集群操作系统的各种优点和缺点如下：

优点

集群操作系统的各种优点如下：

1. 高可用性

尽管集群中的每个节点都是独立的计算机，但单个节点的故障并不意味着服务中断。单个节点可以为了维护而下线，而剩余的集群节点可以承担该单个节点的负载。

2. 成本效益

与高度可靠且更大存储的主机计算机相比，这类集群计算系统被认为更具成本效益且更便宜。此外，其中大多数系统的性能优于大型主机计算机系统。

3. 额外的可扩展性

集群的设置方式是可以在较小的增量中添加更多系统。集群可以以水平方式添加系统。这意味着可以向集群添加额外的系统来提高其性能、容错能力和冗余。

4. 容错性

集群系统具有很高的容错性，单个节点的丢失不会导致系统故障。它们也可能有一个或多个节点处于热备用模式，这允许它们替换发生故障的节点。

5. 性能

集群通常用于提高单个计算机系统的可用性和性能，同时通常比具有可比速度或可用性的单个计算机系统更具成本效益。

6. 处理速度

处理速度也与市场上的大型机系统和其他类型的超级计算机相当。

缺点

集群操作系统的各种缺点如下：

1. 成本效益

此设计的一个主要缺点是它不具成本效益。成本很高，并且由于需要良好的硬件和设计，集群将比非集群服务器管理设计更昂贵。

2. 所需资源

集群需要使用额外的服务器和硬件，使得监控和维护变得困难。因此，必须改进基础设施。

3. 维护

系统建立、监控和维护此系统并不容易。