集群的可扩展性及其分布式体系结构(3)－－下

核心提示： 理想的集群模型 和OSI标准互联参考模型一样，理想的集群只在概念中存在，集群的可扩展性及其分布式体系结构(3)－－下(5)，因为有太多的制约因素左右，实现起来就不太可能了，以后的内容将重点集中在几类主流的集群上，希望通过今后的深入分析，但不妨把这种理想结构作为研究集群的一种理论基础，有助于

理想的集群模型

和OSI标准互联参考模型一样，理想的集群只在概念中存在，因为有太多的制约因素左右，实现起来就不太可能了。但不妨把这种理想结构作为研究集群的一种理论基础，有助于对现有集群的分析，和设计时的借鉴。

图：一个理想的集群系统，支持完全的SSI和HA能力

从图上我们可以看出，理想的集群支持各类的结点，可用的有工作站、PC、SMP服务器、甚至超级计算机，结点的操作系统是多用户、多任务和多线程的系统。结点彼此可以是同构甚至是异构的。

结点间由一个或多个高速商品化网络互连。这些网络使用标准的通信协议，传输速度应该比目前使用在以太网上的TCP/IP高两个数量级。商品化网络不但沟通了集群节点，完成必要的通信功能。而且也为实现SAN（存储区域网络）、一致的分布式I/O、一致的内存访问以及其他集群硬件资源的统一访问打下基础。其实，网络仅仅是物理的实现，关于资源的控制却还需借助操作系统来进行。

每个结点的网络接口电路与结点的标准I/O总线（如PCI）相连，所有的驱动模块都是可热拔插，可动态加载的。当处理机或操作系统改变时，只需修改驱动软件并重新加载，不必修改网络或网络接口，也不必重新启动系统。

在结点工作平台上有一组与工作平台相独立的软件子系统，成为集群操作系统，提供操作系统的最基本的核心功能。操作系统之上是特殊的扩展或者中间件层，用于为HA和SSI提供必要的支持。

中间件层之上便是提供高可用性服务的可用性子系统。还有一个单一系统映像层能提供单一的用户入口点、单一的文件层次结构、单一的控制点以及高效的作业管理系统。可以通过编译器或运行时间库技术帮助实现单一存储器，但集群不一定需要支持单一进程空间。

最上层便是集群的管理、控制和应用扩展实现层，用户的入口，管理员的控制，作业的调度都在这一层具体实现。具体可以通过SSI提供的标准API或者动态运行库实现。此外，其他一些扩展子系统也在该层实现，比如分布式的OLTP（联机事务处理）数据库。

结束语

在了解了集群的分布式体系结构、概念、可扩展性以及分类方式和几大要素后，相信大家对集群的基本理念已经有了一个初步的认识。集群的相关技术是一个非常复杂的体系，其中任何一点都可以足以讨论出几本书来。但我的初衷并非如此，这三篇文章仅作抛砖引玉，为随后的个案分析作一点铺垫。以后的内容将重点集中在几类主流的集群上，希望通过今后的深入分析，使大家能够更深入了解集群在现实中如何实现和应用。