1 集群的定義
集群是一組協同工作的服務集合，用來提供比單一服務更穩定、更高效、更具擴展性的服務平台，在外界看來，集群就是一個獨立的服務實體，但實際上，在集群的內部，有兩個或兩個以上的服務實體在協調、配合完成一系列復雜的工作。
集群一般有兩個或兩個以上的服務器組建而成，每個服務器被稱為一個集群節點，集群節點之間可以相互通信，通信的方式有兩種，一種是基於RS232線的心跳監控，另一種是用一塊單獨的網卡來跑心跳，因而，集群具有節點間服務狀態監控功能，同時還必須具有服務實體的擴展功能，可以靈活的增加和剔除某個服務實體。
在集群中，同樣的服務可以由多個服務實體提供。因而，當一個節點出現故障時，集群的另一個節點可以自動接管故障節點的資源，從而保證服務持久、不間斷運行。因而集群具有故障自動轉移功能。
一個集群系統必須擁有共享的數據存儲，因為集群對外提供的服務是一致的，任何一個集群節點運行一個應用時，應用的數據都集中存儲在節點共享空間內，而每個節點的操作系統上僅運行應用的服務，同時存儲應用程序文件。
綜上所述，構建一個集群系統至少需要兩台服務器，同時還需要有串口線、集群軟件、共享存儲設備（例如磁盤陣列）等。
基於Linux的集群以其極高的計算能力、可擴展性、可用性及更加優化的性價比在企業各種應用中脫穎而出。 成為目前大家都關心的Linux應用熱點，熟練掌握Linux集群知識，可以用低價格做出高性能的應用。為企業、個人節省了成本。國內大型網站新浪、網易等都采用了linux集群系統構建高性能web應用，著名搜索引擎google采用了上萬台linux服務器組成了一個超大集群，這些實例都說明了集群在linux應用中的地位和重要性。
2 集群的特點與功能
2.1 高可用性與可擴展性
1．高可用性
對於一些實時性很強的應用系統，必須保證服務的24小時不間斷運行，而由於軟件、硬件、網絡、人為等各種原因，單一的服務運行環境很難達到這種要求，此時構建一個集群系統是個不錯的選擇，構建集群的一個最大優點是集群具有高可用性，在服務出現故障時，集群系統可以自動將服務從故障節點切換到另一個備用節點，從而提供不間斷性服務，保證了業務的持續運行。
2．可擴展性
隨著業務量的加大，現有的集群服務實體不能滿足需求時，可以向此集群中動態的加入一個或多個服務節點，從而滿足應用的需要，增強集群的整體性能。這就是集群的可擴展性。
2.2 負載均衡與錯誤恢復
1．負載均衡
集群系統最大的特點是可以靈活、有效的分擔系統負載，通過集群自身定義的負載分擔策略，將客戶端的訪問分配到下面的各個服務節點，例如，可以定義輪詢分配策略，將請求平均的分配到各個服務節點，還可以定義最小負載分配策略，當一個請求進來時，集群系統判斷哪個服務節點比較清閒，就將此請求分發到這個節點。
2．錯誤恢復
當一個任務在一個節點上還沒有完成時，由於某種原因，執行失敗，此時，另一個服務節點應該能接著完成此任務，這就是集群提供的錯誤恢復功能，通過錯誤的重定向，保證了每個執行任務都能有效的完成。
2.3心跳檢測與漂移IP
1．心跳監測
為了能實現負載均衡、提供高可用服務和執行錯誤恢復，集群系統提供了心跳監測技術，心跳監測是通過心跳線實現的，可以做心跳線的設備有RS 232串口線，也可以用獨立的一塊網卡來跑心跳，還可以是共享磁盤陣列等，心跳線的數量應該為集群節點數減1，需要注意的是，如果通過網卡來做心跳的話，每個節點需要兩塊網卡，其中，一塊作為私有網絡直接連接到對方機器相應的網卡，用來監測對方心跳。另外一塊連接到公共網絡對外提供服務，同時心跳網卡和服務網卡的IP地址盡量不要在一個網段內。心跳監控的效率直接影響故障切換時間的長短，集群系統正是通過心跳技術保持著節點間的內部有效通信。
2．漂移IP地址
在集群系統中，除了每個服務節點自身的真實IP地址外，還存在一個漂移IP地址，為什麼說是漂移IP呢，因為這個IP地址並不固定，例如在兩個節點的雙機熱備中，正常狀態下，這個漂移IP位於主節點上，當主節點出現故障後，漂移IP地址自動切換到備用節點，因此，為了保證服務的不間斷性，在集群系統中，對外提供的服務IP一定要是這個漂移IP地址，雖然節點本身的IP也能對外提供服務，但是當此節點失效後，服務切換到了另一個節點，但是服務IP仍然是故障節點的IP地址，此時，服務就隨之中斷。
3 集群的分類
3.1 高可用集群
1．高可用的概念
高可用集群的英文全稱是High Availability Cluster，簡稱HA Cluster， 高可用的含義是最大限度的可以使用，從集群的名字上可以看出，此類集群實現的功能是保障用戶的應用程序持久、不間斷的提供服務。
當應用程序出現故障，或者系統硬件、網絡出現故障時，應用可以自動、快速從一個節點切換到另一個節點，從而保證應用持續、不間斷的對外提供服務，這就是高可用集群實現的功能，
2．常見的HA Cluster
我們常說的雙機熱備、雙機互備、多機互備等都屬於高可用集群的范疇，這類集群一般都有兩個或兩個以上節點組成。典型的雙機熱備結構
雙機熱備是最簡單的應用模式，即經常說的active/standby方式，它使用兩台服務器，一台作為主服務器（action），運行應用程序對外提供服務，另一台作為備機（standby），安裝和主服務器一樣的應用程序，但是並不啟動服務，處於待機狀態。主機和備機之間通過心跳技術相互監控，監控的資源可以是網絡、操作系統、也可以是服務，用戶可以根據自己的需要，選擇需要監控的資源，當備機監控到主機的某個資源出現故障時，根據預先設定好的策略，首先將IP切換過來，然後將應用程序服務也接管過來，接著就由備機對外提供服務，由於切換過程時間非常端，用戶根本感覺不到程序出了問題，而且還進行了切換，從而保障了應用程序持久、不間斷的服務。
雙機互備是在雙機熱備的基礎上，兩個相互獨立的應用在兩個機器上同時運行，互為主備，即兩台服務器既是主機也是備機，當任何一個應用出現故障，另一台服務器都能在短時間內將故障機器的應用接管過來，從而保障了服務的持續、無間斷運行。雙機互備的好處是節省了設備資源，兩個應用的雙機熱備至少需要四台服務器，而雙機互備僅需兩台服務器即可完成高可用集群功能，但是雙機互備也有自身的缺點：在某個節點故障切換後，另一個節點上就同時運行了兩個應用的服務，有可能出現負載過大的情況。
