13、计算机集群设计原理与高可用性实现

计算机集群设计原理与高可用性实现

一、单系统映像（SSI）的核心要素

单系统映像（SSI）是一个内涵丰富的概念，它包含多个关键要素，如单入口点、单文件层次结构、单 I/O 空间、单网络方案、单控制点、单作业管理系统、单内存空间和单进程空间。这些要素协同工作，旨在让集群系统的使用体验如同使用一台单一的计算机一样便捷。

1. 单入口点

单入口点允许用户将集群作为一个虚拟主机进行登录，例如通过 Telnet、rlogin 或 HTTP 等方式。尽管集群可能由多个物理主机节点组成，但系统会自动将用户的登录和连接请求透明地分配到不同的物理主机上，以实现负载均衡。

不过，建立具有多个主机的单入口点并非易事，需要解决一系列问题：
- 主目录问题 ：用户的主目录应放置在何处？
- 认证问题 ：如何对用户登录进行认证？
- 多连接问题 ：如果同一用户为同一用户账户打开多个会话，该如何处理？
- 主机故障问题 ：如何应对一个或多个主机的故障？

下面通过一个例子来说明如何实现单入口点。假设有一个由四个节点组成的集群用于接收用户的登录请求。当用户使用集群系统的符号名称（如 telnet cluster.cs.hku.hk ）登录集群时，DNS 会将符号名称转换为负载最轻的节点的 IP 地址（如 159.226.41.150），用户随后使用该 IP 地址进行登录。DNS 会定期从主机节点接收负载信息，以做出负载均衡的转换决策。在理想情况下，如果