Контрольная работа: Программные средства и инструменты информационного менеджмента
Семейство серверов различного уровня может быть использовано, практически, в любых областях информационных технологий менеджмента и достаточно для решения основных задач менеджмента. Отмстим, что рациональный выбор операционных систем гарантирует долговременность и защищенность инвестиций и в аппаратное обеспечение МИС. Часто невозможно предсказать, какими путями пойдет развитие информационных технологий каждого предприятия даже в ближайшем будущем. Замена операционных систем не повлечет за собой замены аппаратной части, если ранее был сделан выбор в качестве основы серверной архитектуры.
Важнейшее для системных менеджеров направление использования серверной архитектуры компьютерных систем - их объединение в высоконадежные и информационно-безопасные структуры - кластеры.
3. Кластерная структура сервера
Кластер представляет собой многомашинный компьютерный комплекс, который:
с точки зрения пользователя является единой системой;
обеспечивает высокую надежность (готовность к работе);
имеет общую файловую систему с элементами системы;
обладает свойством эффективной масштабируемости - роста производительности при добавлении ресурсов;
гибко перестраивается;
управляется (администрируется) как единая система.
Иногда «кластером» называют комплекс из двух компьютеров, один из которых делает полезную работу, а другой включен и находится в «горячем резерве» («hoi standby»).
Главными же качествами кластеров являются высокая готовность и масштабируемость. В отличие от систем с «горячим резервированием», все компьютеры в кластере не простаивают, а выполняют полезную работу. В результате затраты на дополнительное оборудование являются платой не только за надежность, но и за производительность.
Каждый компьютер в кластере остается относительно независимым. Его можно остановить и выключить для проведения, например, профилактических работ или установки дополнительного оборудования, не нарушая работоспособности кластера в целом. Тесное взаимодействие компьютеров, образующих кластер, часто именуемых узлами кластера, гарантирует максимальную производительность и минимальное время обработки менеджерских приложений.
При работе кластерной системы в составе МИС в случае сбоя программного обеспечения на одном узле приложение продолжает функционировать (либо автоматически перезапускается) па других узлах кластера. Отказ узла (или узлов) кластера по любой причине (включая ошибки персонала) не означает отказа кластера в целом; профилактические и ремонтные работы, реконфигурацию и смену версий программного обеспечения в большинстве случаев можно осуществлять на узлах кластера поочередно, не прерывая работы МИС па других узлах кластера. Простои МИС, которые не в состоянии предотвратить обычные информационные системы, в кластерных МИС выражаются обычно в некотором снижении производительности, если узлы выключаются из работы. Поскольку в случае сбоя приложения недоступны только на короткий промежуток времени, необходимый для переключения на другой узел кластера, готовность кластера к работе составляет 99,9% и выше. В больших МИС простои не более 8 часов в год.
Следует отметить, что применение широкодоступных средств повышения структурной аппаратной и программной отказоустойчивости (средства RAID, SMP, UPS и т.д.) вовсе не исключается при построении кластеров МИС, что дополнительно повышает их надежность.
Таким образом, в составе МИС кластер по несколько компьютеров, соединенных коммуникационным каналом и имеющих доступ к разделяемым общекластерным ресурсам, к которым, прежде всего, относятся дисковые накопители.
Общекластерные дисковые накопители обеспечивают возможность быстрого перезапуска приложений на разных узлах кластера и одновременной работы прикладных программ с одними и теми же данными, получаемыми с разных узлов кластера так, как если бы эти программы находились в оперативной памяти одного компьютера.
Коммуникационный канал кластера обеспечивает:
• скоординированное (непротиворечивое) использование общекластерных ресурсов;
взаимный контроль работоспособности узлов кластера;
обмен данными о конфигурации кластера и другой специфической «кластерной» информацией.
Интенсивность кластерной коммуникации зависит от степени интеграции узлов кластера и характера работающих на нем приложений МИС. В соответствии с этим варьируются и требования к коммуникационному каналу для разных типов кластеров и, следовательно, состав и стоимость дополнительного оборудования, необходимого для объединения «обычных» компьютеров в кластер. Если на разных узлах кластера выполняются разные или однотипные, но не взаимодействующие друг с другом приложения, и нет необходимости в одновременном доступе к одним и тем же дисковым накопителям, то обмен сообщениями сводится к периодической проверке работоспособности и обмену информацией об изменении конфигурации при добавлении в кластер новых узлов, перераспределении дисков. Для такого типа кластерных коммуникаций вполне подходит 10-мегабитный канал типа Ethernet. Ситуация существенно изменяется, когда требуется работа приложений на разных узлах кластера с одними и теми желанными. В этом случае необходимо обеспечивать координацию доступа к разделяемым ресурсам с тем, чтобы программы с разных узлов не пытались, например, одновременно модифицировать один и тот же файл или блок на диске. Обеспечивается эта координация специальным механизмом -так называемым менеджером распределенных блокировок (DLM - Distributed Lock Manager). Использование механизма DLM предполагает весьма интенсивный обмен сообщениями между узлами и, соответственно, требует более высокой производительности коммуникационного канала.
В различных кластерах применяется широкий спектр коммуникационных технологий, как стандартных (Ethernet, ATM и др.), так и специализированных (DSSI, Memory Channel), что позволяет выбирать конфигурации, оптимальные по цене и производительности. Для подключения дисковых накопителей в кластерах используется шина SCSI, шина Ultra SCSI с различной пиковой скоростью передачи данных, что обеспечивает минимальную стоимость систем.
Кластер сегодня - это не менее чем два сервера (узла) на базе процессора под управлением операционной системы и одна или несколько дисковых стоек, соединенных с обоими узлами высокопроизводительной общей шиной. Серверы, входящие в кластер, не обязательно должны иметь идентичную конфигурацию. В то же время существует «гомогенность» - однородность типа процессоров. При установлении кластерного программного обеспечения часто не требуется применения каких-либо нестандартных аппаратных устройств или специальных версий операционных систем.
Кластерная структура сервера организована так, чтобы уберечь развитые информационные и вычислительные комплексы от потери данных в результате сбоев питания, процессора, дисков. Временная неработоспособность компьютерного центра МИС, пусть даже не связанная с потерей данных, может привести к значительным убыткам. Высокая стоимость одного «простаивающего» сервера, включенного в состав систем резервирования, делает необходимыми кластерные технологии.
«Эталонные» кластеры обладают следующими свойствами.
Высокая надежность системных ресурсов. Процессы с отказавшей машины «подхватываются» и продолжают обрабатываться другими машинами (отработка отказа -- failovcr) с целью обеспечения непрерывной работы пользователей и приложений.
Эффективная масштабируемость. В кластер могут добавляться дополнительные компьютеры, что является высокоэффективным и экономичным путем повышения производительности информационных систем.
Уменьшение затрат на обслуживание системы. Кластерная технология позволяет упростить управление большим количеством компьютеров, уменьшить затраты на резервное копирование и репликацию данных, а также предоставить доступ к некоторым периферийным устройствам большему количеству пользователей.