1 集群概念
集群(Cluster)是一组计算机节点的集合,它们作为一个整体向用户提供一组网络资源。一个理想的集群对用户是透明的。用户由单一入口访问集群的资源,从来不会意识到集群中的节点。在他们看来,集群是一个系统,而非多个计算机系统。集群还应该支持随意增加和减少集群系统的节点,而这同样不会影响到用户的访问。
1.1 集群分类
习惯上,把集群分为高可用(High Availability,简称HA )集群和高性能计算(High Perfermance Computing,简称HPC )集群两类。
1) HA集群的目标是提高系统的可使用性 (availability),即可靠性 (reliability)和可维护性 (maintainability)。请不要将集群中的可使用性(availability)与UE和交互设计中的可用性(Usability)混淆。HA集群的核心是防止单点失效,这一般是通过失败转移来实现的,即在一个节点失效后由另一个节点接替服务。不丢失用户状态。HA集群的其他主要特性还包括负载均衡、session同步等。我们使用的SQL Server数据库的双机热备和Oracle的RAC都属于HA集群。
2) HPC集群 采用并行计算技术提供超大规模计算和存储能力,多数超级计算机都是HPC集群。这不是我们关注的集群。
1.2 Jboss集群架构
Jboss集群是HA集群。Jboss集群有2种架构。一是客户端拦截器 (Client-side interceptor)架构,一是负载均衡器 (Load balancer)架构。客户端拦截器架构适于用C/S结构,负载均衡器架构适用于B/S结构。本文只叙述负载均衡器架构的Jboss集群。
负载均衡器架构由负载均衡器和n个集群节点组成。每个节点是一个Jboss服务器实例。负载均衡器是全局唯一的前置机,全部用户请求都发到负载均衡器,由其转发到各节点。当负载均衡器发现一个节点失效后,会将请求转发到另一个节点上,从而保证服务得以延续。负载均衡器同时负责加权静态负载均衡调度。总之,负载均衡器的健康程度决定了集群的全局健康度,负载均衡器失败将导致集群全部失效。这是前置机架构集群的主要潜在问题。
Jboss的负载均衡器架构集群实际是由Tomcat的HTTP集群实现的。Jboss有自己的负载均衡器,但效果不佳,官方文档没有介绍,几乎没有人使用。一般情况下,都是采用apache+mod_jk 作为负载均衡器。下文叙述的都是基于这种架构。
mod_jk 是apache的一个插件,负责apache与tomcat之间的通讯,是jboss集群(tomcat集群)的关键。
1.2.1 Jboss版本的选择
目前,Jboss主要有3、4、5三个版本系列。
1) Jboss 5目前只有2个beta版,实用尚需时日。
2) Jboss 3的最后版本是2006年3月更新的3.2.8.SP1。随着Jboss 4日益成熟和Jboss 5的开发,已经停止更新1年多的Jboss 3逐渐淡出历史舞台。
3) Jboss 4最新版本依次是4.2.1.GA、4.2.0.GA和4.0.5.GA。但官方网站提供的Jboss集群文档只更新到4.0.5 GA
4) Jboss各版本的安装和配置并不相同.不但Jboss 3和Jboss 4的配置文件完全不同,各小版本间也有细微的差别.在集群中,Jboss、apache、mod_jk之间也存在着特定版本才能配合的情况。
1.2.2 mod_jk版本的选择
注意,mod_jk有1.x和2.x两个版本系列。mod_jk 2.x已经停止开发,不能使用。 很多人凭直觉认为mod_jk 2.x肯定比mod_jk 1.x好,结果走了弯路。
1.3 负载均衡的粒度
Jboss 支持如下类型的cluster:EJB、web、JNDI、JMS,我们主要了解web cluster。Web cluster实际上可以划分为两个话题:负载均衡 (load balance) 和状态同步。它们是互相独立的,单独配置。负载均衡的概念比较简单,重要的是负载均衡的粒度。可以选择针对每个request的均衡,或者是针对每个用户的均衡。选择不同的粒度,需要不同的状态同步方式。
1.3.1 基于request的负载均衡
该种方式下,负载均衡器 (load balancer)会根据各个node的状况,把每个http request进行分发。使用这样的均衡策略,就必须在多个node之间复制用户的session,实时保持整个cluster的用户状态同步,这种操作被称为session复制(session replication)。Jboss的实现原理是使用拦截器(interceptor),根据用户的同步策略拦截request,做同步处理后再交给server产生响应。
该方法的优点是客户不会被绑定都具体的node,只要还有一个node存活,用户状态都不会丢失,cluster都能够继续工作。缺点是node之间通信频繁,响应速度有影响,多并发、高频操作的情况下性能下降比较厉害。
1.3.2 基于用户的负载均衡
该种方式下,当用户发出第一个request后,负载均衡器动态的把该用户分配到某个节点,并记录该节点的jvm路由,以后该用户的所有request都会被绑定这个jvm路由,用户只会与该server发生交互,这种策略被称为粘性session(session sticky)。该方法的优点是响应速度快,多个节点之间无须通信。缺点也很明显,某个node死掉以后,它负责的所有用户都会丢失session。
粘性的session依赖JVM来实现, 只要session开始工作,那么负载均衡将永远把相同的session存放于同一个机器上, 举个例子来说,有一个ID为aaaXXX的session永远放在A机器的JVM-A上, 而bbbXXX的session用于放在B机器的JVM-B上。
使用这种技术的是比较可靠的, 如果A机器宕机, 则可以从B机器上取得我们需要的session, 而使用者并无从查觉,另外使用粘性session是高效率的,只有session发生变更时才需要重写到服务器。
每个用户会绑定都某个节点上进行交互。这种绑定是如何完成的呢?原来apache把客户分发到节点后,该节点会在用户的session id后面加上此节点的路由名称,变成这个样子:Efdfxxd98daja87daj76da2dka**,server1有了这个标志,就能分辨该session属于哪个节点。