Кластеризация серверов: новый уровень надежности и масштабирования

Если раньше разговоры про кластеризацию серверов вызывали у меня легкий трепет и ощущение, будто сейчас начнется лекция по квантовой физике, то сегодня это — хлеб насущный любого уважающего себя айтишника. Тема стала настолько горячей, что обсуждают её даже бабушки с авоськами: ведь безотказная работа серверов сегодня нужна всем — от банкиров до онлайн-магазинов. В этой статье простыми словами разберем, что нового принесла кластеризация серверов, как всё это работает по факту, вспомним «волчью стаю» Wolfpack и узнаем, почему кластеризация — это не только про железо, но и про здравый смысл бизнеса.

Что такое кластеризация серверов: на пальцах

Кластеризация серверов — это когда несколько самостоятельных серверов объединяют в одну команду, чтобы они работали, как слаженная футбольная команда: если один "игрок" устал или ушёл отдыхать, остальные подхватили мяч и не дали системе пасть лицом в грязь. Говоря по-простому, кластер серверов — штука про надежность, отказоустойчивость и быструю замену любого «заболевшего» участника процесса.

Эта технология используется там, где простой сервера может стоить целое состояние: банки, ритейл, интернет-магазины, крупные корпоративные сети, системы управления бизнес-процессами и даже IP-телефония или виртуальная АТС. Спрос на это «лекарство от простоя» оказался настолько велик, что за последние 20 лет кластерные решения пробрались повсюду — теперь без них сложно представить себе современный центр обработки данных (ЦОД).

Историческая эволюция кластеров: от VAX до современных решений

В одной из первых ИТ-компаний, куда меня занесло ещё пятнадцать (!) лет назад, сервер Digital VAX в паре с OpenVMS считался настоящим богом стабильности. Тогда кластеризация выглядела, как нечто этакое, созданное специально для «избранных» — только для тех, кто потянет и железо, и штат админов с зарплатой как у топ-менеджера.

Сегодня многое изменилось: появились решения, которые позволяют превращать обычные серверы в «бессмертные» за счет зеркалирования (SFT III, StandbyServer), а затем другие вендоры подхватили эстафету — и теперь кластеризацию «умеет» даже Windows Server, не говоря уже о Unix, 1С в облаке и прочих радостях цифрового века.

Истоки всей этой движухи уходят в 1970-е, когда разработали первые стандарты кластеризации (вроде Hydra для PDP-11). Тогда ещё никто и не мечтал вести учет в «1С в облаке» или запускать SD-WAN на отказоустойчивых архитектурах, но фундамент был заложен именно тогда.

Wolfpack: начало новой эры для Windows NT

Честно скажу: когда Microsoft анонсировала свой знаменитый Wolfpack — буквально ажиотаж был не только среди журналистов, а и в кулуарах айти-компаний. Пока кто-то только обсуждал новые глянцевые технологии вроде Gigabit Ethernet или ATM, Microsoft взяла и вывела свою «волчью стаю» между операционкой и приложениями. Wolfpack — это не зоопарк, а набор сервисов и API, которые позволяют серверам NT образовать кластер и обеспечивать высокую отказоустойчивость.

Плюс — удобная админка, через которую можно клацать мышкой и вытворять такие фокусы с миграцией приложений между узлами, о которых в 90-х мечтали только Гэндальфы из области ИТ.

Современные подходы: от двух до… бесконечности узлов

Первый Wolfpack позволял объединять только два сервера NT. Один — работает, второй — подстраховывает или работает со своими задачами. Система быстро обнаруживает сбои и перекладывает «груз» на работающий сервер, сохраняя единый IP-адрес. Конечно, когда впервые пришлось внедрять подобную схему для одного крупного бухгалтерского ПО (не буду рекламировать, но вы догадались, какой) — наши коллеги взяли очередной перерыв на валерьянку.

Сегодня всё упростили: появился Windows Server 2019 с функцией "Cluster Sets" — теперь в кластер можно объединять не только пару, а сразу несколько кластеров, управляя ими, как одним большим виртуальным зверьем. Это новый виток в эволюции — теперь даже крупный облачный сервис или SDDC (программно-определяемый дата-центр) может быть собран из множества отказоустойчивых микрокластеров.

Битва вендоров: Digital, IBM, Sun и Novell не дремлют

Пока Microsoft собирала свою стаю, остальные вендоры времени не теряли. Digital и их Clusters for Windows NT, Sun и Solaris с Full Moon, IBM с HACMP для RS/6000 — каждый старался урвать свой кусочек пирога и предложить максимум отказоустойчивости для самых злых и требовательных приложений. Да, рынок тогда был жесткий: я как-то принимал участие в проекте по внедрению виртуальной АТС на базе Unix-кластера в ретейле — вспоминаю с содроганием, как согласовывали список «сертифицированного железа» и боролись с драйверами для SCSI-контроллеров.

Но именно в этой гонке появился дух открытых стандартов, а не вечной борьбы за "одного вендора на век".

Кластеризация в Oracle, 1С и мире больших данных

В начале 2000-х Oracle удивила всех своим Real Application Clusters (RAC), позволившим параллельную работу сразу на нескольких серверах с одной БД. Лично видел, как это спасло одного крупного партнера от ночных кошмаров: вместо падения базы из-за неудачного обновления — система просто принимала удар на другие ноды.

Для 1С в облаке кластеризация — это сейчас, по большому счету, базовый гигиенический минимум. Без неё ни одно решение для корпоративного бизнеса нельзя считать действительно масштабируемым и стабильным.

В обработке данных и машинном обучении свои приколы: тут, кроме железных кластеров, появились алгоритмы кластеризации типа DBSCAN или BIRCH. Это уже не столько про сервера, сколько про группы иерархий в самих данных — и всё опять же сводится к вопросу «как минимизировать простои и максимально быстро обрабатывать большие объемы информации».

Правила игры: почему кластеризация — это не серебряная пуля

Мой опыт показывает: заблуждение, что кластеризация решит абсолютно все проблемы, приведёт только к новым проблемам, но подороже. В действительности, чтобы внедрить кластер серверов, чаще всего потребуется не только новое ПО, но и свеженькое железо, и пересмотр всей вашей архитектуры. Плюс отдельный канал для межсоединения (иначе кластер будет ссориться внутри себя, как голодные студенты).

Внедряли мы однажды кластерную IP-телефонию для сети магазинов — всё было шикарно на бумаге, пока не выяснили: дополнительное сетевое соединение оказалось именно тем самым «бутылочным горлышком». Без грамотного инженерного расчёта можно влететь на апгрэйд коммутаторов, СХД и лишние рабочие часы.

Внутренности кластеров: межсоединения и стандарты

Если хотите «кластер, чтобы был как танк» — готовьтесь заботиться о межсоединениях. Ни одна система не прощает слабой сетевой инфраструктуры. Сегодня доступны решения на ServerNet, архитектуры Virtual Interconnect Architecture (VIA), даже FDDI ещё кое-где можно встретить в особо консервативных организациях.

Больше межсоединений — меньше простоя, но выше расходы. Специалисты на рынке давно уже спорят, что лучше: «шустрый Ethernet» или специализированная структура с низкими задержками. По моему опыту — всё зависит от задач компании и выбранного сценария масштабирования.

Кому и зачем нужна кластеризация прямо сейчас

Вы развиваете e-commerce? Кластеризация серверов превращается для вас в возможность «быть всегда онлайн». У вас интеллектуальный умный дом или разветвленная сеть филиалов? Без кластерных решений ни ваш умный чайник, ни отдел продаж спокойно существовать не смогут.

Аналитики утверждают (тот же Gartner, к примеру), что отказоустойчивые кластеры будут мейнстримом ещё многие годы. И чем активнее бизнес мигрирует в облака, тем сильнее значение приобретет грамотная архитектура серверов.

Будущее серверных кластеров — или лишь вопрос времени?

С внедрением ориентированных на сервис облачных технологий, появлением вычислительных фабрик и SD-WAN, наш бизнес выходит на уровень, когда не сервер подчиняется приложению, а вся инфраструктура начинает «двигаться» под ваши задачи. Разработка новых кластерных технологий не останавливается: сегодня в ходу кластеризация баз данных, завтра — движки для разрастания инфраструктуры под задачи, которые сегодня еще не придуманы.

По наблюдениям за последние пять лет всплеск интереса к сей теме — не мода, а вполне рациональная реакция рынка на требование гибкости и надежности.

Практический вывод: что важно для бизнеса и айтишника

Я всегда советую коллегам: если вы решили шагнуть в сторону кластеризации, не поленитесь — распишите свои бизнес-процессы, задачи и реальный бюджет, а уж потом выбирайте платформу. Только в этом случае кластеризация серверов станет для вас не очередным дорогостоящим экспериментом, а реальным подспорьем в построении отказоустойчивого IT.

Потратили кучу времени, чтобы всё понять? Если остались вопросы (а они точно остались!), не стесняйтесь — наш опыт, примеры внедрений и «шишки» собраны специально для решения ваших задач.