Phân tích và triển khai một số giải pháp clustering đang được áp dụng cho các hệ thống mạng máy tính lớn

Phân tích và triển khai một số giải pháp clustering đang được áp dụng cho các hệ thống mạng máy tính lớn

Đồ Án Học Phần GVHD: Phạm Viết Kha MỤC LỤC Mục lục Trang Nhận xét giáo viên Lời mở đầu Phần I: Tổng quan Server Cluster 12345678- Cluster gì? Mơ hình chung Các ưu điểm Server Cluster Các thuật ngữ dùng hệ thống Các thành phần Cluster Service Cấu trúc Cluster Nguyên lý hoạt động Một số khái niệm cần nhớ 6 13 15 17 Phần II: Cài đặt, cấu hình dịch vụ Cluster DHCP 1- Mơ hình 2- Cài đặt cấu hình 2.1- Cài đặt 2.2-Cấu hình Phần III: Kết luận CLUSTERING 21 23 34 52 Page Đồ Án Học Phần GVHD: Phạm Viết Kha NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN CLUSTERING Page Đồ Án Học Phần GVHD: Phạm Viết Kha LỜI MỞ ĐẦU Chúng ta biết máy chủ trái tim của mạng máy tính, máy chủ mạng hỏng, hoạt động hệ thống bị ngưng trệ Điều đáng tiếc dù hãng sản xuất cố gắng làm cách để nâng cao chất lượng thiết bị, hỏng hóc thiết bị mạng nói chung máy chủ nói riêng điều khơng thể tránh khỏi Do vậy, vấn đề đặt cần có giải pháp để đảm bảo cho hệ thống hoạt động tốt có cố xảy máy chủ mạng, công nghệ Clustering câu trả lời cho vấn đề Đề tài giới thiệu nguyên lý, phân tích triển khai số giải pháp clustering áp dụng cho hệ thống mạng máy tính lớn với hi vọng giúp hiểu rõ công nghệ tưởng đơn giản thực tế phức tạp Chúng em xin cảm ơn hướng dẫn nhiệt tình thầy Phạm Viết Kha suốt trình thực đồ án Vì thực thời gian ngắn hiểu biết nên cịn nhiều thiếu sót q trình thực đồ án học phần nên mong thầy cho ý kiến đóp góp bổ sung để đồ án hoàn thiện CLUSTERING Page Đồ Án Học Phần I – TỔNG GVHD: Phạm Viết Kha QUAN VỀ SERVER CLUSTER 1- Cluster gì? - Clustering kiến trúc nhằm đảm bảo nâng cao khả sẵn sàng cho hệ thống mạng máy tính Clustering cho phép sử dụng nhiều máy chủ kết hợp với tạo thành cụm có khả chịu đựng hay chấp nhận sai sót (fault-tolerant) nhằm nâng cao độ sẵn sàng hệ thống mạng - Cluster hệ thống bao gồm nhiều máy chủ kết nối với theo dạng song song hay phân tán sử dụng tài nguyên thống Nếu máy chủ ngừng hoạt động bị cố để nâng cấp, bảo trì, tồn cơng việc mà máy chủ đảm nhận tự động chuyển sang cho máy chủ khác (trong cluster) mà không làm cho hoạt động hệ thống bị ngắt hay gián đoạn Quá trình gọi “fail-over”; việc phục hồi tài nguyên máy chủ hệ thống (cluster) gọi “fail-back” 2- Mô hình chung hệ thống Server Cluster - Server Cluster mơ hình đưa nhằm đáp ứng nhu cầu ngày gia tăng việc truy xuất ứng dụng có tính chất quan trọng thương mại điện tử, database … Các ứng dụng phải có khả chịu lỗi cao, ln đáp ứng tính sẵn sàng khả mở rộng hệ thống cần thiết Các khả Server Cluster giúp cho hệ thống tiếp tục hoạt động cung cấp dịch vụ luôn sẵn sàng hệ thống xảy lỗi hỏng ổ đĩa hay server bị down - Mơ hình Server Cluster bao gồm nhiều server riêng lẻ liên kết hoạt động với hệ thống Các server giao tiếp với để trao đổi thông tin lẫn giao tiếp với bên để thực yêu cầu Khi có lỗi xảy ra, service Cluster hoạt động tương tác với để trì tính ổn định tính sẵn sàng cao cho Cluster CLUSTERING Page Đồ Án Học Phần GVHD: Phạm Viết Kha 3- Các ưu điểm hệ thống Server Cluster a- Cung cấp tính sẵn sàng cao - Hệ thống Server Cluster cung cấp tính ln sẵn sàng cho ứng dụng services thành phần hardware hay software bị lỗi - Khi Server Cluster bị fail, quyền sở hữu tài nguyên ổ đĩa IP address tự động chuyển tới Server khác hoạt động b- Cung cấp tính dễ mở rộng - Khi ứng dụng Cluster sử dụng tài nguyên hệ thống vượt khả nó, ta dễ dàng add thêm node vào Cluster để đáp ứng nhu cầu truy cập hay dễ dàng thêm vào nhiều xử lý (vd: CPU cho Windows Server 2003 Enterprise Edition 32 CPU cho Windows Server Datacenter Edition) thêm nhớ RAM (vd: GB cho Windows Server 2003 Enterprise Edition 64 GB cho Windows Server Datacenter Edition ) c- Cung cấp dễ dàng quản lý: - Ta dùng Cluster Adminstrator Tools để quản lý Cluster hệ thống đơn quản lý ứng dụng chúng chạy Server đơn - Có thể di chuyển ứng dụng Server khác bên Cluster - Có thể chuyển đối tượng việc Server hay đặt Server trạng thái không hoạt động cho kế hoạch bảo trì - Có thể giám sát trạng thái Cluster, tất Node tài nguyên từ nơi mạng CLUSTERING Page Đồ Án Học Phần GVHD: Phạm Viết Kha 4- Các thuật ngữ hệ thống Cluster - Node : Server thuộc Cluster mà ứng dụng Cluster Services cài đặc - Failover : Q trình failover xảy cách tự động Khi node Cluster bị hỏng, resourse group chuyển tới hay nhiều node Cluster mà hoạt động Quá trình tự động failover tương tự lập kế hoạch cho việc tái định quyền sỡ hữu resource Failover yêu cầu xác định resource group đang chạy Node bị hỏng Node nên giữ quyền sở hữu resource group Tất Node Cluster mà có khả giữ resource group tiến hành đàm phán với để lấy quyền sở hữu Quá trình đàm phán dự khả Node, tải hành, khả phản hồi ứng dụng hay danh sách node ưu tiên Danh sách Node ưu tiên phần thuộc tính resource group dùng để định resource group tới Node Khi việc đàm phán quyền sở hữu resource group hoàn tất, tất Node Cluster cập nhật database chúng tiếp tục theo dõi Node sở hữu resource group - Failback : Khi Node trở lại phục vụ, Cluster trả lại quyền sở hữu tài nguyên cho sẵn sàng thực yêu cầu - Quorum resource : Trong Cluster, Quorum resource chứa đựng trì thơng tin cấu hình cần thiết cho việc phục hồi Cluster - Resource : Các Cluster resource bao gồm phần cứng vật lý ổ đĩa, network card thực thể logic địa IP, ứng dụng sỡ liệu ứng dụng Mỗi Node Cluster có quyền sở hữu resource cục Tuy nhiên, Cluster có resource chung thiết bị lưu trữ chung private network card CLUSTERING Page Đồ Án Học Phần GVHD: Phạm Viết Kha Mỗi Node Cluster có khả truy cập tới resource chung Một resource chung đặc biệt biết Quorum Resource – ổ đĩa vật lý dãy ổ đĩa chung Cluster đóng vai trị quan trọng hoạt động Cluster Nó phải dành riêng cho hoạt động Node tạo Cluster hay thêm Node - Resource group: Resource group tập hợp logic resource Cluster Một resource group tiêu biểu tạo resource liên kết logic với ứng dụng thiết bị ngoại vi liệu kết hợp với ứng dụng Resource group chứa đựng thực thể Cluster liên kết cần Server ảo địa IP Một resource group thời điểm sở hữu Node resource riêng lẻ bên group phải tồn Node Các Node khác Cluster khơng thể sở hữu resource group khác resource group 5- Các thành phần Cluster Services - Cluster service chạy node server cluster điều khiển hoạt động server cluster Cluster service bao gồm nhiều thành phần software làm việc với Các thành phần thực việc theo dõi, trì tính ổn định vận chuyển resource từ node qua node khác - Resource DLLs : cho ứng dụng chịu trách nhiệm theo dõi điều khiển ứng dụng Ví dụ : Resource DLL lưu phục hồi thuộc tính ứng dụng Cluster database, mang resource online offline kiểm tra trạng thái resource Khi cần thiết phải thực failover, Resource DLL làm việc với Resource Monitor Failover Manager để đảm bảo trình failover thực dễ dàng - Checkpoint Manager : Để đảm bảo cho việc Cluster service phục hồi từ resource bị lỗi, Checkpoint Manager kiểm tra khóa registry resource mang online ghi liệu checkpoint lên quorum resource resource offline CLUSTERING Page Đồ Án Học Phần GVHD: Phạm Viết Kha Một vài ứng dụng chứa thông tin cấu hình cục thay cho việc chứa thơng tin sở liệu cấu hình Cluster Nếu ứng dụng yêu cầu chứa đựng cục thông tin failover, Checkpoint Manager cung cấp cho yêu cầu cách trì thông tin cục hành Quorum resource Đối với ứng dụng chứa thơng tin cấu hình registry server, Checkpoint Manager theo dõi liệu ứng dụng online Khi có thay đổi xảy ra, Checkpoint Manager cập nhật quorum resource với liệu cấu hình hành -Database Manager : chạy node trì lưu cục sở liệu cấu hình Cluster - chứa thông tin thực thể vật lý logic Cluster Những thực thể bao gồm thân Cluster, node thành viên, resource group, loại resource mô tả loại resource đặc biệt ổ đĩa địa IP Database Manager dùng Global Update Manager cho việc cập nhật lẫn (replicate) tất thay đổi tới node khác cluster Theo cách này, thơng tin cấu hình trì qua Cluster node bị hỏng Administrator thay đổi cấu hình Cluster trước node quay trở lại phục vụ Database Manager cung cấp interface chứa thay đổi sở liệu cấu hình Cluster thơng qua thành phần Cluster service khác Failover Manager Node Manager Interface dùng để tạo thay đổi tương tự interface dùng để tạo thay đổi tới registry qua Windows Programming Interface (API) Những thay đổi khác Database Manager tiếp nhận để cập nhật cho node khác cluster qua Global Update Manager -Event Log Replication Manager : phần Cluster service làm việc với Event Log Service để chép event log tới tất node Cluster Các kiện đánh dấu thấy node mà kiện xảy Các kiện ghi lại node xếp, củng cố gửi qua Event Log Replication Manager để broadcast tới node hoạt động khác Nếu vài kiện ghi lại khoảng thời gian, kiện broadcast cách riêng lẻ, nhiều kiện ghi lại khoảng thời gian ngắn, chúng kết hợp với trước broadcast Các kiện dán nhãn biết node chúng xảy Các node khác tiếp nhận kiện ghi chúng lên local log CLUSTERING Page 10 Đồ Án Học Phần GVHD: Phạm Viết Kha -Failover Manager : quản lý resource resource group Nó chịu trách nhiệm tắt hay khởi động resource, quản lý resource liên quan chuẩn bị cho trình failover resource group Để thực hoạt động này, tiếp nhận resource thơng tin trạng thái hệ thống từ thành phần Cluster node từ Resource Monitors Resource Monitors cung cấp môi trường thực cho resource DLLs cung cấp giao tiếp resource DLLs Failover Manager Failover Manager xác định node Cluster nên sở hữu resource group Khi cần thiết phải failover resource group, Failover Manager node Cluster làm việc để tái định quyền sở hữu cho resource group Dựa cách mà resource group cấu hình, Failover Manager cục khởi động lại resource bị hỏng hay làm cho resource offline resource liên quan với sau chuẩn bị cho trình failover -Global Update Manager : dùng thành phần bên cluster Failover Manager hay Database Manager để mang cập nhật thay đổi tới node Cluster Khi trình cập nhật xảy ra, bắt đầu node client node khác bổ nhiệm theo dõi việc cập nhật để đảm bảo việc cập nhật xảy tất node Node client yêu cầu node gửi tới global lock để thực cập nhật Nếu lock chưa sẵn sàng, chờ Khi lock sẵn sàng node giám sát gán cho node client định cập nhật cục Nếu node cập nhật thành cơng mà q trình update bị lỗi node khác node bị loại bỏ khỏi danh sách node hoạt động cập nhật tiến hành node hoạt động khác Nếu việc xảy ra, quorum log ghi lại để đảm bảo node bị lỗi nhận tất thơng tin cấu hình cần thiết quay trở lại hoạt động -Log Manager : với Checkpoint Manager tương tác với đảm bảo recover log quorum resource chứa đựng liệu cấu hình checkpoint thay đổi Nếu hay nhiều node Cluster bị hỏng, node cịn hoạt động khác thực thay đổi cấu hình Khi node bị hỏng, Database Manager sử dụng Log Manager để ghi lại thay đổi cấu hình lên Quorum resource CLUSTERING Page 11 Đồ Án Học Phần GVHD: Phạm Viết Kha Khi node bị lỗi quay trở lại phục vụ, chúng đọc vị trí quorum resource local cluster Các chế xây dựng bên dị tìm sở liệu cũ quorum resource không Sau Database Manager yêu cầu Log Manager cập nhật cục Cluster sử dụng file checkpoint Quorum resource sau đối chiếu với file log Quorum disk Kết hoàn thành việc cập nhật Cluster -Membership Manager : chịu trách nhiệm trì một nhìn quán node Cluster hoạt động hay bị hỏng thời điểm định Trọng tâm thành phần thuật toán regroup yêu cầu thực có dấu hiệu hay nhiều node bị lỗi -Node Manager : chạy node trì danh sách cục node, network, network interface cluster Qua giao tiếp node, Node Manager đảm bảo cho tất node có danh sách node hoạt động Node Manager dùng thông tin sở liệu cấu hình Cluster để xác định node thêm vào hay bị loại bỏ khỏi Cluster Node Manager node theo dõi node khác để tìm node bị lỗi Để thực việc theo dõi, gửi nhận message gọi heartbeat tới node Cluster Nếu node có giao tiếp bị lỗi với node khác, gửi broadcast message tới node khác cho tất node nhận message để xác nhận lại danh sách node hoạt động cluster Quá trình gọi regroup event Node Manager tham gia vào trình node tham gia vào Cluster Tại thời điểm node thêm vào Cluster, Node Manager node thành lập q trình giao tiếp với Node Manager node khác để thực trình chứng thực -Resource Monitor : cung cấp interface giao tiếp resource DLLs Cluster service Khi Cluster cần lấy liệu từ resource, Resource Monitor tiếp nhận yêu cầu đẩy yêu cầu tới resource DLL thích hợp Ngược lại, resource DLL cần báo cáo trạng thái thơng báo cho Cluster service kiện, resource đẩy thông tin từ resource tới Cluster service CLUSTERING Page 12 Đồ Án Học Phần GVHD: Phạm Viết Kha - Tại Tab General, khung Prefered owners, check chọn NODE01 NODE02 - Phải chuột chọn Properties DHCP Server hình Summary of DHCPServer CLUSTERING Page 38 Đồ Án Học Phần GVHD: Phạm Viết Kha - Tại Tab Dependencies, insert thêm IP Address: 192.168.10.101 vào Resource - Màn hình sau hoàn thành máy NODE01 NODE02 CLUSTERING Page 39 Đồ Án Học Phần GVHD: Phạm Viết Kha 1.2.1- Cấu hình DHCP Server FailOver Cluster máy NODE01 - Trong cửa sổ Failover Cluster -> DHCP Server -> chọn Manage DHCP - Phải chuột lên Ipv4 -> chọn New Scope CLUSTERING Page 40 Đồ Án Học Phần GVHD: Phạm Viết Kha - Đặt tên Scope -> Next - Chọn dãy IP để cấp phát cho client ->Next CLUSTERING Page 41 Đồ Án Học Phần GVHD: Phạm Viết Kha - Màn hình Add Exclusions ->Next - Màn hình Lease Duration -> Next CLUSTERING Page 42 Đồ Án Học Phần GVHD: Phạm Viết Kha - Chọn Yes, I want… -> Next - Nhập địa Default Gateway ->Next CLUSTERING Page 43 Đồ Án Học Phần GVHD: Phạm Viết Kha - Nhập tên domain địa DNS Server ->Next - Màn hình WINS Server ->Next CLUSTERING Page 44 Đồ Án Học Phần GVHD: Phạm Viết Kha - Chọn Yes,I want to… -> Next - Cấu hình DHCP xong ta sau CLUSTERING Page 45 Đồ Án Học Phần GVHD: Phạm Viết Kha - Mở dịch vụ DHCP máy NODE01 NODE02 ta thấy liệu cập nhật đầy đủ - Ta xem lại thấy NODE02 máy chế độ Online (tức máy Active) CLUSTERING Page 46 Đồ Án Học Phần GVHD: Phạm Viết Kha 2.3- Test - Tại máy client XP ta cấu hình cho nhận IP từ DHCP Server - Vào Start ->Run -> cmd -> gõ lệnh xin cấp IP tự động hình sau CLUSTERING Page 47 Đồ Án Học Phần GVHD: Phạm Viết Kha - Ta thấy dịch vụ DHCP Failover Cluster có liệu IP cấp cho máy Client - Bây ta tắt máy NODE02 CLUSTERING Page 48 Đồ Án Học Phần GVHD: Phạm Viết Kha - Ta thấy quyền sở hữu dịch vụ chuyển sang cho máy NODE01 CLUSTERING Page 49 Đồ Án Học Phần GVHD: Phạm Viết Kha - Bây ta thử xin cấp IP lại cho Client TEST - Kiểm tra lại liệu IP client xin đầy đủ CLUSTERING Page 50 Đồ Án Học Phần GVHD: Phạm Viết Kha - Xem lại DHCP Server Failover Cluster máy NODE01 ta thấy liệu IP máy Client TEST cấp bình thường  Ta xong phần cài đặt , cấu hình test dịch vụ Cluster DHCP Server Windows Server 2008 CLUSTERING Page 51 Đồ Án Học Phần GVHD: Phạm Viết Kha III- KẾT LUẬN Qua phần tìm hiểu lý thuyết thực hành lab giúp cho hiểu rõ chức Failover Cluster Failover Cluster thật tính hữu ích, giúp cho nhà quản trị đảm bảo hệ thống ln ln hoạt động tốt đảm bảo hoạt động hệ thống ln trì, giảm thiểu tổn thất xuống mức thấp có cố xảy máy Server xảy lỗi CLUSTERING Page 52 ... tốt có cố xảy máy chủ mạng, công nghệ Clustering câu trả lời cho vấn đề Đề tài giới thiệu nguyên lý, phân tích triển khai số giải pháp clustering áp dụng cho hệ thống mạng máy tính lớn với hi vọng... sàng cho hệ thống mạng máy tính Clustering cho phép sử dụng nhiều máy chủ kết hợp với tạo thành cụm có khả chịu đựng hay chấp nhận sai sót (fault-tolerant) nhằm nâng cao độ sẵn sàng hệ thống mạng. .. khả chịu lỗi cao, ln ? ?áp ứng tính sẵn sàng khả mở rộng hệ thống cần thiết Các khả Server Cluster giúp cho hệ thống tiếp tục hoạt động cung cấp dịch vụ luôn sẵn sàng hệ thống xảy lỗi hỏng ổ đĩa