Linux 叢集技術要點解析：高可用、負載平衡、超級運算三大類型深度剖析

眾多企業、網站採用 Linux，其競爭力源於可在普及 PC 上運行，無需昂貴專用硬體。幾台 Linux PC 加入叢集軟體即組成高可靠、高負載、高運算能力的 Linux 叢集，每台伺服器稱一個節點。

按側重點分三類：

1. 高可用性叢集 (HA)：兩或多節點，故障時持續對外服務，核心設計為極小化服務中斷時間。代表：Turbolinux TurboHA、Heartbeat、Kimberlite。
2. 負載平衡叢集 (LB)：提供與節點數成正比的負載能力，適合大訪問量 Web 服務，常具備一定 HA 特性。代表：Turbolinux Cluster Server、Linux Virtual Server (LVS)。
3. 超級運算叢集：按計算關聯分任務片式 (任務分片分發節點計算後匯總) 與並行計算式 (節點間大量交換數據、強耦合)。企業用若干 PC 完成超級電腦任務。代表：Turbolinux EnFusion、SCore。

HA 與 LB 工作原理不同，適用服務不同：LB 適合靜態資料服務 (HTTP)，節點間無共享儲存、資料複本多份存各節點；HA 適用靜態與動態服務 (資料庫)，節點共享同一儲存 (如 RAID Box)，任一時刻單節點讀寫資料。

以 TurboHA 例：雙節點 A/B 提供 Oracle，資料存共享儲存 /dev/sdb3。正常 A 掛載 /mnt/oracle 提供服務。故障時 TurboHA 停止服務、卸載分區，B 節點掛載並啟動服務，虛擬 IP 漂移至 B，用戶無感知。

HA 對單服務無負載平衡功能，只提高可靠性不增加負載能力。但可跑多服務分佈不同節點 (A 跑 Oracle、B 跑 Sybase) 達到某種負載分配。

以 Cluster Server 例：主控節點 ATM 綁定服務對外 IP，接收請求平均分發至各服務節點，節點直接回應用戶。1000 請求/秒、10 節點則每節點處理 100。ATM 處理請求量小、回應量大，效率高。可設備援 ATM，主故障備援接管，具備一定 HA。

HTTP 頁面相對靜態但需改動，Cluster Server 提供資料同步工具同步修改至所有節點。

HA 與 LB 組合使用：雙節點同時安裝 TurboHA 與 Cluster Server。A 為 Oracle 主節點、B 為備援 (HA)；B 為主 ATM、A 為備援 ATM (LB)；A/B 同時為 HTTP 服務節點。單節點故障 Oracle 與 HTTP 皆不中斷。

但同一服務不可同時獲得 HA 與 LB：要么單份資料共享儲存獲 HA，要么多份資料分佈節點獲 LB。

HA 數據完整性保護：共享儲存雙節點同時讀寫會破壞檔案系統，需 I/O Fencing。Kimberlite 用硬體開關斷電重啟故障節點；支援 SCSI Reserve/Release 的儲存用 SG 命令鎖定裝置，正常節點 Reserve 鎖定，故障節點偵測到被鎖自動重啟。

總結：Linux 叢集技術發揮 PC 與網路優勢，帶來可觀效能，大有前途。