در دنیای فناوری اطلاعات و شبکه‌های کامپیوتری، “کلاستر سرور” یکی از مفاهیم کلیدی است که به‌ویژه در محیط‌های با نیاز بالا به دسترس‌پذیری و کارایی مطرح می‌شود. با رشد سریع فناوری و افزایش حجم داده‌ها و نیاز به پردازش آنها، سازمان‌ها به دنبال راهکارهایی هستند که بتواند نیازهای آنها را در زمینه‌های مختلف از جمله سرعت، پایداری و مقیاس‌پذیری برآورده کند. کلاستر سرور یکی از این راهکارهاست که به طور گسترده‌ای در مراکز داده و زیرساخت‌های ابری استفاده می‌شود.
کلاستر سرور چیست؟
کلاستر سرور به گروهی از سرورها گفته می‌شود که به عنوان یک سیستم میزبانی واحد با یک آدرس IP و یک نام میزبان کار می‌کنند. سرورهای موجود در یک کلاستر سرور «نود» نامیده می‌شوند.
با گرد هم آوردن چندین سرور، کلاسترهای سرور می‌توانند زمان خرابی و وقفه‌های خدمات را با توزیع بار کاری بین نودها به حداقل برسانند. این روش همچنین به عنوان «کلاستر با دسترسی بالا» شناخته می‌شود، زیرا زمان فعالیت بالا و عملکرد پایدار را بدون توجه به حجم درخواست‌های کاربران تضمین می‌کند.
کلاسترهای سرور با ارائه قابلیت مقیاس‌پذیری برای خدمات میزبانی شده شما، از رشد کسبوکارتان پشتیبانی می‌کنند.
بسته به نوع سرور، مقیاس‌پذیری می‌تواند به صورت خودکار، یعنی با استفاده از سرورهای ابری یا دستی، یعنی با استفاده از انواع دیگر سرورها انجام شود.
اجزای اصلی کلاسترهای با دسترسی بالا
عملکرد یک کلاستر با دسترسی بالا (HA) به اجزایی بستگی دارد که به ترکیب کلاستر اضافه می‌کنید. به طور کلی، یک کلاستر سرور از اجزای زیر تشکیل شده است:
نودها
نودها سرورهای جداگانه‌ای هستند که هسته اصلی یک کلاستر HA را تشکیل می‌دهند. نودها می‌توانند ماشین‌های فیزیکی یا مجازی باشند که سرویس‌ها و برنامه‌های مورد نیاز را اجرا می‌کنند. این نودها با هم کار می‌کنند تا در صورت خرابی یک یا چند نود، افزونگی و توزیع بار را فراهم کنند.
علاوه بر اجرای سرویس‌ها، نودها از طریق یک شبکه اختصاصی با هم ارتباط برقرار می‌کنند تا داده‌ها را همگام‌سازی کرده و منابع را به اشتراک بگذارند.
ارتباطات
یک شبکه سریع و قابل اطمینان برای عملکرد یک کلاستر HA بسیار مهم است. این شبکه به عنوان ستون فقرات کلاستر عمل می‌کند و اطمینان می‌دهد که نودها می‌توانند با هم ارتباط برقرار کرده و منابع را به اشتراک بگذارند. این شبکه معمولاً از سایر شبکه‌ها جدا است تا از تداخل جلوگیری کرده و بالاترین سطح عملکرد ممکن را تضمین کند.
توزیع‌کننده‌های بار
توزیع‌کننده‌های بار برای توزیع ترافیک بین نودهای کلاستر استفاده می‌شوند. این ابزارها درخواست‌های ورودی را به صورت یکنواخت بین نودهای مختلف توزیع می‌کنند تا از بارگذاری بیش از حد یک نود جلوگیری شود. علاوه بر این، توزیع‌کننده‌های بار می‌توانند در صورت خرابی یک نود، به طور خودکار ترافیک را به نودهای دیگر هدایت کنند.
مدیران کلاستر
مدیران کلاستر مسئول نظارت بر سلامت نودهای کلاستر و مدیریت فرآیند بازیابی در صورت خرابی هستند. آنها از تکنیک‌های مختلفی از جمله بررسی پالس (heartbeat)، بررسی سلامت و سایر شاخص‌ها برای نظارت بر نودها استفاده می‌کنند.
در صورت وقوع خرابی، مدیر کلاستر به طور خودکار سرویس‌ها و برنامه‌ها را به یک نود سالم منتقل می‌کند تا کاربران بدون وقفه بتوانند به آنها دسترسی داشته باشند.
ذخیره‌سازی
ذخیره‌سازی مشترک برای یک کلاستر با دسترسی بالا (HA) ضروری است زیرا به همه نودها اجازه می‌دهد تا به یک مجموعه داده دسترسی داشته باشند.
معمولاً مدیران شبکه از فناوری‌هایی مانند شبکه‌های ذخیره‌سازی منطقه‌ای (SAN)، ذخیره‌سازی متصل به شبکه (NAS) یا سایر فناوری‌های ذخیره‌سازی استفاده می‌کنند تا این نوع ذخیره‌سازی را فراهم کنند. با استفاده از ذخیره‌سازی مشترک، کلاسترینگ سرور می‌تواند حتی در صورت خرابی یک نود، هماهنگی بین همه نودها را حفظ کند.
علاوه بر این موارد، دسترسی بالا، پشتیبان‌گیری و بازیابی برای عملکرد کلاسترهای HA بسیار مهم هستند. یک استراتژی پشتیبان‌گیری و بازیابی مؤثر باید شامل پشتیبان‌گیری‌های منظم و توانایی بازیابی سریع داده‌ها باشد تا در صورت بروز مشکل، بتوانید به سرعت سیستم را بازیابی کنید. این استراتژی باید به طور منظم تست شود تا مطمئن شوید که موثر است و می‌تواند به سرعت اجرا شود.
کلاستر سرور چگونه کار می‌کند؟
بسته به نوع پیاده‌سازی، سرور کلاسترها به صورت مشابهی عمل می‌کنند.
هر سرور اختصاصی در یک سرور کلاستر به عنوان یک نود عمل می‌کند که دارای منابع خاص خود مانند حافظه ذخیره‌سازی، رم و CPU است. به این ترتیب، هر نود سرور بخشی از کلاستر است و در عین حال نسخه‌ای از سیستم عامل، سرویس‌ها و برنامه‌های کلاستر را نیز حفظ می‌کند.
به طور معمول، در هر زمان فقط یک نود در یک سرور کلاستر فعال است و سایر نودها در حالت آماده‌باش (Stand-by) قرار دارند. اگر نود فعال نتواند به درخواست‌ها پاسخ دهد، سرور کلاستر بار کاری را بین نودهای دیگر توزیع می‌کند. به لطف این ویژگی، کاربران در حین استفاده از وب‌سایت یا اپلیکیشن شما، حتی با وجود بار زیاد روی سرور، هیچ‌گونه وقفه‌ای را تجربه نمی‌کنند.
تغییر فوری بین نودهای سرور با کمک کواروم (Quorum) امکان‌پذیر است، که یک سیستم ذخیره‌سازی مشترک است که توسط تمامی نودها در یک سرور کلاستر استفاده می‌شود. کواروم معمولاً اطلاعات مربوط به زیرساخت کلاستر سرور را نگه می‌دارد و تغییرات جدید را پیگیری می‌کند.
به طور خلاصه، همه نودهای داخل یک سرور کلاستر به گونه‌ای برنامه‌ریزی شده‌اند که با هم همکاری کنند. به این ترتیب، سرور کلاسترها با توزیع بار کاری بین چندین نود به کسب‌وکارها کمک می‌کنند تا از وقفه‌های خدماتی جلوگیری کنند.
3 مزیت اصلی استفاده از کلاستر سرور
کلاسترهای سرور سه مزیت اصلی دارند: افزایش دسترسی‌پذیری، حفاظت در برابر خرابی و مقیاس‌پذیری.
بیایید هر یک را به طور دقیق‌تر بررسی کنیم:
1. افزایش دسترسی‌پذیری
کلاسترینگ سرور با دسترسی بالا به شما کمک می‌کنند تا خدمات میزبانی خود را همیشه در دسترس داشته باشید. اگر یک نود (سرور) مشغول باشد، درخواست‌های کاربران به نودهای دیگر ارسال می‌شود.
فرض کنید یک برنامه وب را روی یک سرور واحد میزبانی می‌کنید و سرور مشغول خدمت‌رسانی به کاربران است. در این صورت، کاربران دیگر باید صبر کنند تا سرور آزاد شود.
اما در یک کلاستر سرور، چندین نود وجود دارد که می‌توانند بار کاری را تقسیم کنند. اگر یک نود مشغول باشد، نود دیگر می‌تواند درخواست را پاسخ دهد. به این ترتیب، کلاسترهای سرور به شما اجازه می‌دهند که همزمان به تعداد بیشتری از کاربران خدمت‌رسانی کنید.
2. حفاظت در برابر خرابی
حفاظت در برابر خرابی بسیار مهم است زیرا مانع از دست رفتن داده‌ها و وقفه‌های خدمات می‌شود. این ویژگی تضمین می‌کند که در صورت خرابی یکی از نودها، خدمات شما متوقف نمی‌شود. در این حالت، نود دیگری بلافاصله عملیات را به عهده می‌گیرد بدون اینکه کاربران متوجه خرابی شوند. این امر از نارضایتی مشتریان و از دست رفتن درآمد جلوگیری می‌کند.
کلاسترهای سرور از داده‌های شما در برابر سه نوع اصلی خرابی محافظت می‌کنند:
- خرابی‌های نرم‌افزاری (خدمات)
این نوع خرابی زمانی رخ می‌دهد که خطاهای بحرانی در نرم‌افزار یا خدماتی که برای عملیات کسب‌وکار حیاتی هستند، اتفاق بیافتد. این مشکلات می‌توانند به دلایل مختلفی ایجاد شوند که بسیاری از آنها قابل پیش‌بینی نیستند. مدیران سرور ماهر می‌توانند این مشکلات را شناسایی و قبل از تبدیل شدن به مشکل، رفع کنند.
- خرابی‌های سخت‌افزاری (سیستم)
این نوع خرابی به دلیل نقص‌های فیزیکی در سخت‌افزار سرور رخ می‌دهد. این خرابی‌ها می‌توانند به هر بخشی از سرور که برای عملکرد آن حیاتی است، آسیب بزنند. خرابی‌های سخت‌افزاری می‌توانند به دلایل مختلفی مانند بهینه‌سازی ضعیف، گرمای زیاد یا پایان عمر مفید قطعات رخ دهند.
قطعاتی که بیشتر مستعد خرابی هستند شامل:
-
- CPUها
- هارد دیسک‌ها
- منبع تغذیه
- حافظه فیزیکی
- خرابی‌های سایت
این خرابی‌ها معمولاً به دلیل رویدادهایی در محل دیتاسنتر اتفاق می‌افتند، مانند بلایای طبیعی مثلاً سیل، آتش‌سوزی و غیره که باعث قطعی‌های برق می‌شوند. انتخاب دقیق مکان دیتاسنتر می‌تواند از این خرابی‌ها جلوگیری کند. به همین دلیل، استفاده از کلاسترهای سرور برای دیتاسنترهایی که در مناطق مستعد بلایای طبیعی قرار دارند، بسیار مهم هستند.
3. مقیاس‌پذیری
ممکن است با گذشت زمان به منابع بیشتری برای وب‌سایت یا برنامه وب خود نیاز داشته باشید. در این شرایط، دو گزینه پیش رو دارید:
-
- ارتقای سرور اختصاصی
- استفاده از کلاسترینگ سرور
کلاستر سرور به شما امکان می‌دهد به راحتی خدمات میزبانی خود را مقیاس‌دهی کنید و فضای زیادی برای رشد فراهم می‌کند. با استفاده از کلاستر سرور، می‌توانید محتوای بیشتری به وب‌سایت خود اضافه کنید، برنامه وب خود را با خدمات بیشتری ارتقا دهید و امکانات بیشتری را فراهم کنید.
3 نوع کلاستر سرور
کلاسترهای سرور بر اساس نحوه اتصال نودها به دستگاهی که داده‌های پیکربندی را ذخیره می‌کند به سه نوع تقسیم می‌شوند:
- کلاستر کواروم تک‌نود (Single Quorum Cluster)
این نوع کلاستر که به عنوان کلاستر کواروم استاندارد نیز شناخته می‌شود، رایج‌ترین نوع کلاستر سرور است. سیستمی که تعیین می‌کند آیا هر کلاستر آنلاین و عملیاتی است، کواروم نامیده می‌شود.
در این نوع کلاستر، چندین نود وجود دارد که یک یا چند آرایه ذخیره‌سازی کلاستر را با استفاده از یک دستگاه اتصال مشترک، مثل یک باس، به اشتراک می‌گذارند.
همه دیسک‌های کلاستر توسط یک سرور در کلاستر مدیریت می‌شوند و هر نود به باس مرکزی اطلاع می‌دهد که آنلاین و بدون مشکل است.
تا زمانی که بیش از 50٪ از نودهای کلاستر کواروم تک‌نود فعال و آنلاین باشند، کلاستر به کار خود ادامه می‌دهد. در غیر این صورت، کلاستر سرور متوقف می‌شود تا مشکلات نودها حل شود.
- کلاستر با مجموعه نود اکثریت (Majority Node Set Cluster)
این نوع کلاستر بیشتر برای سرورهایی که نودهای آنها در مکان‌های جغرافیایی مختلف قرار دارند، استفاده می‌شود.
در این نوع کلاستر، هر نود نسخه‌ای از داده‌های پیکربندی کلاستر را در اختیار دارد و مدیریت می‌کند. با کمک منابع کواروم، این داده‌ها در همه نودها هماهنگ باقی می‌مانند.
برخلاف کلاسترهای کواروم تک‌نود، در کلاسترهای مجموعه نود اکثریت، هر نود یک نسخه محلی از کواروم را ذخیره می‌کند، بنابراین این نوع کلاستر نیازی به باس ذخیره‌سازی مشترک ندارد و انعطاف‌پذیری بیشتری برای پیکربندی سرورهای از راه دور فراهم می‌کند.
- کلاستر تک‌نود (Single Node Cluster)
کلاسترهای تک‌نود فقط یک نود دارند و معمولاً برای آزمایش، توسعه و تحقیق در مورد برنامه‌های کلاستر استفاده می‌شوند.
این نوع کلاستر به ندرت در موارد دیگر استفاده می‌شود زیرا به دلیل نبود حفاظت در برابر خرابی، محدودیت‌های زیادی دارد. خرابی یک نود در این نوع کلاستر باعث توقف کل سیستم می‌شود.
نتیجه‌گیری
کلاسترینگ سرور روشی برای ارائه خدمات نرم‌افزاری به تمامی کاربران است. کسب‌وکارها به حداکثر زمان فعالیت نیاز دارند تا کیفیت تجربه کاربری را تضمین کنند. راه‌اندازی کلاستر سرور نیاز به مطالعه دقیق عملیات کسب‌وکار دارد تا کلاستر بتواند به نیازهای فعلی و آینده پاسخ دهد.
