Trong bài viết này chúng ta sẽ tìm hiểu hệ Cluster là gì? Những lợi ích mà hệ thống Cluster đem lại cho doanh nghiệp. Việc xây dựng Cluster đem lại lợi ích gì so với việc sử dụng máy chủ đơn lẻ.

1. Cluster là gì?

Cluster là một nhóm các máy tính hoặc máy chủ được kết nối với nhau, hoạt động cùng nhau để hỗ trợ các ứng dụng và phần mềm trung gian. Ví dụ như cơ sở dữ liệu. 

Trong một Cluster, mỗi máy tính được gọi là một “node”. Không giống như các máy tính dạng lưới (nơi mỗi node thực hiện một nhiệm vụ khác nhau), các Cluster máy tính gán cùng một nhiệm vụ cho mỗi node.

Cluster Server là gì?

Sau khi đã tìm hiểu Cluster là gì chúng ta cùng tìm hiểu về Cluster Server. Cluster Server là một nhóm các server và các tài nguyên khác hoạt động giống như một hệ thống duy nhất, cho phép tính sẵn sàng cao, cân bằng tải và xử lý song song. Hệ thống này có thể bao gồm từ hệ thống 2 node gồm 2 server có kiến trúc Cluster.

Một số đặc điểm Cluster:

• Các node trong một Cluster thường được kết nối với nhau thông qua mạng cục bộ tốc độ cao.
• Một Cluster có thể bao gồm từ một hệ thống hai node đơn giản kết nối hai máy tính cá nhân với một siêu máy tính có kiến ​​trúc Cluster. 
• Các Cluster máy tính thường được sử dụng cho điện toán hiệu suất cao (HPC - high-performance computing) và tính sẵn sàng cao (HA - high availability), tiết kiệm chi phí. 
• Nếu một thành phần duy nhất bị lỗi trong Cluster máy tính, các node khác sẽ tiếp tục hoạt động và quá trình xử lý không bị gián đoạn. 
• Một Cluster có thể cung cấp tốc độ xử lý nhanh hơn, dung lượng lưu trữ lớn hơn, tính toàn vẹn dữ liệu tốt hơn, độ tin cậy cao hơn và nguồn tài nguyên sẵn có rộng hơn. 
• Các Cluster thường được dành riêng cho các chức năng cụ thể. Chẳng hạn như cân bằng tải (load balancing), tính sẵn sàng cao (high availability), hiệu suất cao (high performance) hoặc xử lý quy mô lớn (large-scale processing).

2. Tìm hiểu các thuật ngữ của hệ thống Server Cluster là gì?

Có rất nhiều các thuật ngữ trong hệ thống Server Cluster. Bạn cần hiểu rõ các thuật ngữ của Server Cluster là gì. Từ đó dễ dàng ứng dụng Cluster Server trong quản trị dữ liệu. 

Một số thuật ngữ thường sử dụng trong mô hình Cluster:

Cluster Node: Đây là một thiết bị (server) được gắn vào 1 Cluster nào đó được thiết lập những ứng dụng, dịch vụ.

Cluster: Cluster (cụm) là một hệ thống song song đồng thời được phân phối và kết nối với nhau bởi một tập hợp các dịch vụ dành riêng cho việc chạy một ứng dụng cụ thể nhằm cung cấp khả năng chịu lỗi và cân bằng tải. Ngoài ra, các cụm được sử dụng để cung cấp các tính năng luôn sẵn sàng cho người dùng truy cập. 

Application/Service Failures (Lỗi ứng dụng/dịch vụ): Những sự cố ngừng hoạt động này xảy ra do các lỗi nghiêm trọng liên quan đến phần mềm hoặc dịch vụ cơ bản cho hoạt động của máy chủ hoặc trung tâm dữ liệu. Lỗi ứng dụng/dịch vụ có thể do nhiều yếu tố gây ra và thường không thể tránh khỏi.

Hardware/System Failures (Lỗi phần cứng/hệ thống): Loại ngừng hoạt động này xảy ra do lỗi với phần cứng vật lý mà máy chủ đang chạy trên đó. Những lỗi này có thể xảy ra do quá nhiệt, tối ưu hóa kém hoặc thành phần sắp hết tuổi thọ của sản phẩm. CPU, bộ nhớ, nguồn điện và ổ cứng là những thành phần thường gặp lỗi do tầm quan trọng của chúng trong việc duy trì hoạt động của máy chủ.

Site Failures: Lỗi trang web thường do các sự kiện xảy ra bên ngoài môi trường trung tâm dữ liệu gây ra. Những sự cố này là do sự thụt lùi tự nhiên, sự cố mất điện, v.v.

Failover: là quá trình chuyển đổi dự phòng xảy ra cách tự động. Khi 1 node trong Cluster bị hỏng, các tài nguyên trong nhóm sẽ được chuyển đến 1 hay nhiều node trong Cluster mà còn hoạt động được.

Failback: Khi nút tiếp tục dịch vụ, cụm trả lại quyền sở hữu tài nguyên cho nút và sẵn sàng phục vụ các yêu cầu.

Quorum resource: Chứa và quản lý thông tin cấu hình cần thiết để khôi phục tài nguyên cụm.

Resource group: Một bộ sưu tập các tài nguyên trong một cụm. Một nhóm tài nguyên điển hình bao gồm các tài nguyên có liên quan logic như ứng dụng, thiết bị ngoại vi của ứng dụng và dữ liệu vận hành. 

3. Các thành phần của Cluster Service

Một số thành phần của Cluster: Cluster Manager, Cluster Database Directory, Cluster Database Directory Manager, Cluster Administrator and Cluster Replicator. Các thành phần hoạt động cùng nhau để thực hiện chức năng Cluster một cách chính xác. Vậy nhiệm vụ của từng thành phần trong Cluster là gì và chúng hoạt động cùng nhau như thế nào?

3.1. Manager

Trình quản lý cụm chạy trên mỗi máy chủ trong cụm và theo dõi trạng thái của tất cả các máy chủ khác trong cụm. Nó giữ một danh sách các máy chủ trong cụm hiện đang khả dụng và duy trì thông tin về khối lượng công việc trên mỗi máy chủ.

Nhiệm vụ của Cluster Manager bao gồm:

• Xác định máy chủ nào thuộc về cụm. 
• Giám sát tính khả dụng của máy chủ và khối lượng công việc trong cụm.
• Thông báo cho những người quản lý cụm khác về những thay đổi về tính khả dụng của máy chủ.
• Cân bằng khối lượng công việc của máy chủ trong cụm dựa trên tính khả dụng của máy chủ cụm.
• Ghi lại các sự kiện cân bằng khối lượng công việc và chuyển đổi dự phòng trong tệp nhật ký máy chủ.

3.2. Database Directory

Một bản sao của Database Directory Cluster nằm trên mọi node một Cluster, chứa thông tin về từng cơ sở dữ liệu và bản sao trong Cluster. Các thông tin như tên cơ sở dữ liệu, tên máy chủ, đường dẫn, ID bản sao cũng như thông tin truy cập và sao chép khác. 

Các thành phần Cluster sử dụng thông tin này để thực hiện các chức năng của chúng, chẳng hạn như xác định đường dẫn chuyển đổi dự phòng, kiểm soát quyền truy cập vào cơ sở dữ liệu và xác định sự kiện nào cần sao chép và vị trí sao chép chúng.

3.3. Database Directory Manager

Trình quản lý Database Directory trên mỗi node tạo Database Directory cụm và luôn cập nhật thông tin cơ sở dữ liệu mới nhất.

Khi bạn thêm một máy chủ vào một cụm lần đầu tiên, trình quản lý Database Directory cụm sẽ tạo Database Directory cụm trên máy chủ đó. Khi bạn thêm cơ sở dữ liệu vào node, trình quản lý thư mục cơ sở dữ liệu cụm sẽ tạo một tài liệu trong Database Directory cụm có chứa thông tin về cơ sở dữ liệu mới. 

Khi bạn xóa cơ sở dữ liệu khỏi node cụm, trình quản lý sẽ xóa tài liệu này khỏi Database Directory cụm. 

Ngoài ra, trình quản lý Database Directory cũng theo dõi trạng thái của từng cơ sở dữ liệu, chẳng hạn như cơ sở dữ liệu được đánh dấu ngừng phục vụ (không khả dụng cho người dùng truy cập) hoặc đang chờ xóa từ cụm.

Khi có thay đổi đối với Database Directory cụm, bộ Replicator cụm ngay lập tức sao chép thay đổi đó vào Database Directory trên mỗi node trong cụm. Điều này đảm bảo rằng mỗi thành viên cụm có thông tin cập nhật về cơ sở dữ liệu trong cụm.

3.4. Cluster Administrator

Quản trị viên cụm thực hiện nhiều nhiệm vụ quản lý liên quan đến một cụm, bao gồm: thêm, xóa node,...

3.5. Cluster Replicator

Liên tục đồng bộ hóa dữ liệu giữa các bản sao trong một cụm. Bất cứ khi nào có thay đổi xảy ra đối với cơ sở dữ liệu trong cụm, Cluster Replicator sẽ nhanh chóng đẩy thay đổi đó sang các bản sao khác trong cụm. Điều này đảm bảo rằng mỗi lần người dùng truy cập cơ sở dữ liệu, họ sẽ thấy phiên bản cập nhật nhất. Bộ sao chép cụm cũng sao chép các thay đổi đối với các thư mục riêng tư được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu. Theo mặc định, mỗi node trong một cụm chạy một Cluster Replicator, mặc dù bạn có thể chạy nhiều Cluster Replicator hơn nếu có nhiều hoạt động trong cụm.

4. Những lợi ích của hệ thống Cluster

Dù đã có kiến thức cơ bản về Cluster nhưng doanh nghiệp vẫn chưa hiểu rõ mình có nên sử dụng hệ thống này hay không. Vậy cùng tìm hiểu những lợi ích của hệ thống Cluster là gì? 

Tính sẵn sàng, hạn chế thời gian downtime

Với cơ chế “failover” đảm bảo rằng nếu một node trong cụm bị lỗi hoặc tạm dừng để bảo trì, nâng cấp thì hệ thống vẫn có thể hoạt động bình thường. Và khi bổ sung hoặc bật lại thì chúng được khôi phục tài nguyên trong hệ thống Cluster bằng khả năng “failback”. 

Dễ dàng triển khai, mở rộng

Cấu trúc Cluster cũng giúp dễ dàng bổ sung các node mới vào Cluster khi cần thiết một cách dễ dàng. Điều này giúp toàn bộ hệ thống linh hoạt hơn.

Dễ quản lý

Cung cấp trình quản trị tập trung giúp quản trị viên quản lý toàn bộ Cluster. Các tính năng chính của công cụ quản lý bao gồm:

• Di chuyển các ứng dụng giữa các node khác nhau bên trong một cụm.
• Theo dõi trạng thái của cụm, tất cả các node và mọi tài nguyên trong mạng của bạn.

Hiệu suất tốt với giá cả hợp lý

Với quy mô lớn, một hệ thống Cluster có thể cung cấp hiệu suất tốt hơn so với một máy chủ có cầu hình cao đơn lẻ với cùng chi phí.

5. Các ưu nhược điểm của Server Cluster

Sau đây là những ưu điểm của Server Cluster:

• Cung cấp quản lý dễ dàng: Người dùng có thể sử dụng công cụ quản trị viên cụm để quản lý một cụm dưới dạng một hệ thống duy nhất và quản lý các ứng dụng chạy trên một máy chủ. Ngoài ra, người dùng có thể di chuyển các ứng dụng giữa các máy chủ khác nhau trong cụm.
• Cung cấp khả năng mở rộng: Nếu các ứng dụng trong cụm đang sử dụng tài nguyên hệ thống vượt quá khả năng, người dùng có thể dễ dàng thêm các nút vào cụm để đáp ứng các yêu cầu truy cập của họ hoặc thêm nhiều bộ xử lý hoặc RAM.
• Cung cấp tính sẵn sàng cao: Hệ thống cụm máy chủ cung cấp tính khả dụng của ứng dụng và máy chủ trong trường hợp lỗi thành phần phần cứng hoặc phần mềm. Nếu một máy chủ trong cụm bị lỗi, quyền sở hữu các tài nguyên như ổ đĩa và địa chỉ IP sẽ tự động được chuyển sang một máy chủ đang chạy khác.

6. Ứng dụng Cluster trong quản trị cơ sở dữ liệu

Các cụm được sử dụng cho các ứng dụng (trạng thái) hoạt động liên tục, an toàn và hiệu suất cao, bao gồm máy chủ Microsoft MySQL, máy chủ in, máy chủ cơ sở dữ liệu như Microsoft Exchange Server. 

Tất cả các nút đều ở cùng một nơi và Các cụm có thể chia sẻ không gian lưu trữ dữ liệu với nhau. Và thường sử dụng công nghệ SCSI hoặc Storage Area Networking (SAN).

SunCloud đồng hành cùng doanh nghiệp giảm bớt nỗi lo về quản trị dữ liệu

Hiểu rõ được Cluster là gì và những lợi ích vượt trội mà nó đem lại giúp doanh nghiệp có thể áp dụng hệ thống này một cách hiệu quả vào từng trường hợp khác nhau như Cluster trong quản trị dữ liệu, Cluster hệ thống máy chủ, Cluster trong hệ thống ứng dụng, Cluster trong lưu trữ tập chung. Cluster giúp dữ liệu doanh nghiệp luôn an toàn nếu xảy ra sự cố bất ngờ.

Hiểu được nỗi lo về quản trị cơ sở dữ liệu, SunCloud cung cấp dịch vụ máy chủ ảo (Cloud Server) áp dụng hệ thống Cluster. Chúng tôi đồng hành cùng doanh nghiệp trong quá trình tối ưu nguồn lực quản trị cơ sở dữ liệu, nâng cao hiệu suất làm việc. 

Liên hệ ngay với chúng tôi theo Hotline 024 3382 6789 hoặc 083 979 3434 để xóa tan nỗi lo về bảo mật và quản trị dữ liệu doanh nghiệp.